UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
SEDE CUENCA
CARRERA DE INGENIERIA ELECTRÓNICA
TESIS PREVIA A LA OBTENCIÓN
DEL TÍTULO DE INGENIERO
ELECTRÓNICO
TEMA:
ESTUDIO DEL SISTEMA DE ADQUISICIÓN Y MONITOREO DE
TEMPERATURA DE LAS UNIDADES DE GENERACIÓN DE LA CENTRAL
PAUTE MOLINO Y ELABORACIÓN DEL MANUAL DE OPERACIONES.
AUTOR:
OSWALDO ALEJANDRO ZHAÑAY SOLIZ
DIRECTOR:
ING. ROMEL RODAS
CUENCA – ECUADOR
2015
CERTIFICACIÓN
En calidad de DIRECTOR DE LA TESIS “Estudio del Sistema de adquisición y
monitoreo de temperaturas de las Unidades de Generación de la Central Paute
Molino y elaboración del Manual de Operaciones”, elaborada por Oswaldo
Zhañay Soliz declaro y certifico la aprobación del presente trabajo de tesis basándose
en la supervisión y revisión de su contenido
Cuenca, 31 de marzo del 2015
DECLARATORIA DE RESPONSABILIDAD
El autor es el único responsable por los contenidos, conceptos, ideas, análisis,
resultados investigativos y manifiestos en la presente tesis “Estudio del Sistema de
adquisición y monitoreo de temperaturas de las Unidades de Generación de la
Central Paute Molino y elaboración del Manual de Operaciones”.
Cuenca, 31 de Marzo de 2015
Agradecimientos
Agradecimientos
A Dios que me ha permitido cumplir con este objetivo durante tantos años
pospuesto. A mis padres y familiares por todo el cariño, apoyo y ejemplo
brindado. A mi esposa que con amor siempre me impulsó a seguir adelante.
También al director de tesis, director de carrera y todos los profesores por sus
enseñanzas durante mis estudios.
Oswaldo Zhañay Soliz
Dedicatoria
Dedicatoria
A mi esposa Gaby, a mis hijos Oswaldo David y María Alejandra, que siempre
confiaron en mí, dándome la fuerzas para levantarme y retomar mis estudios.
A mi abuelito (+) que ya no está conmigo pero que desde el cielo me estará
mirando y compartiendo mis alegrías y logros.
Oswaldo Zhañay Soliz
INDICE.
Capítulo 1 CENTRAL HIDROELECTRICA ................................................................... 1
1.1. INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 1
1.2. PRINCIPIO BÁSICO DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA. .................... 2
1.2.1. Componentes principales de una central hidroeléctrica .............................. 3
1.3. TIPOS DE CENTRALES. ................................................................................. 3
1.3.1. Arquitectura................................................................................................. 4
1.3.2. Flujo de Agua. ............................................................................................. 4
1.3.3. Caída de Agua. ............................................................................................ 7
1.3.4. Especiales .................................................................................................... 8
1.4. TIPOS DE TURBINAS ...................................................................................... 8
1.4.1. Turbina Pelton ............................................................................................. 9
1.5. CENTRAL HIDROELÉCTRICA PAUTE ......................................................... 9
Capítulo 2 GAMA DE PLCS ABB AC500 (ADVANT CONTROLLER 500) .............. 12
2.1 +PLC ABB AC500, introducción. .................................................................... 12
2.2 CONFIGURACIONES, COMUNICACIÓN Y PROGRAMACIÓN. ............. 14
2.3 HARDWARE DEL PLC ABB AC500. ............................................................ 15
2.3.1. CPU ........................................................................................................... 16
2.3.1.1 Comunicación ........................................................................................ 17
2.3.1.2 Display y elementos frontales .............................................................. 18
2.3.2 Módulos de entradas / salidas digitales ..................................................... 19
2.3.2.1 Elementos .............................................................................................. 19
2.3.3 Módulos de entradas / salidas analógicas.................................................. 20
2.3.3.1 Elementos .............................................................................................. 20
2.4 Control Builder PS501 ..................................................................................... 20
2.4.1 Información básica .................................................................................... 21
2.4.2 Lenguajes de programación ...................................................................... 21
2.4.3 POUs Y tipos de datos ............................................................................... 24
2.4.4 La estructura de un programa .................................................................... 26
2.4.5 Las diferentes librerías .............................................................................. 27
2.5 COMUNICACIÓN MODBUS EN AC500 ...................................................... 28
2.5.1 Modbus RTU ............................................................................................. 28
2.5.2 Cableado Modbus ..................................................................................... 31
2.5.3 Configuración Modbus con PS501 ........................................................... 35
2.5.4 Tablas Modbus .......................................................................................... 36
2.5.5 Áreas ......................................................................................................... 38
2.5.6 Transmisión Modbus ................................................................................. 39
2.5.7 Bloque de función Modbus ....................................................................... 45
2.5.8 Códigos de función Modbus ..................................................................... 47
Capítulo 3: REVISIÓN DE NORMAS Y ESTANDARES ............................................ 49
3.1 IEC 61131 AUTOMATAS PROGRAMABLES .............................................. 49
3.2 IEC 60870 TELECONTROL, EQUIPOS Y SISTEMAS ................................ 49
3.3 IEC 751 RTDs DE PLATINO .......................................................................... 50
3.4 ISA-18 PROGRAMACIÓN DE ALARMAS .................................................. 50
3.5 ISA 5.1 PARA LA ELABORACIÓN DEL DIAGRAMA P&ID
(DIAGRAMA DE INSTRUMENTACIÓN DE PROCESO) ...................................... 51
Capítulo 4: REGISTRADOR DE TEMPERATURAS DE LAS UNIDADES DE
GENERACIÓN DE LA CENTRAL PAUTE MOLINO ............................................... 54
4.1 INTRODUCCION ............................................................................................ 54
4.2 CONCEPTOS BÁSICOS ................................................................................. 57
4.3 SISTEMAS DE MEDICIÓN. .......................................................................... 60
4.4 ANALISIS DE HARDWARE, CONEXIONES, VARIOS .............................. 62
4.5 SOFTWARE ..................................................................................................... 71
4.5.1 Análisis del programa actual ..................................................................... 72
4.6 Diseño de adecuaciones .................................................................................... 80
4.6.1 Diagramas de bloque ................................................................................. 81
4.6.2 Diagramas de flujo .................................................................................... 82
4.6.3 Alarma Local en el Panel de control de Unidad ....................................... 82
4.6.4 Diseño de interface de Usuario HMI ........................................................ 99
4.7 Procedimientos de mantenimiento para los registradores de temperatura ..... 104
4.8 Elaboración del manual de operaciones ......................................................... 107
Capítulo 5: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................... 122
5.1 Conclusiones .................................................................................................. 122
5.2 Recomendaciones ........................................................................................... 123
Capítulo 6: Bibliografía................................................................................................. 125
ANEXOS. ..................................................................................................................... 129
Anexo1. Datos de sistema del AC500 ....................................................................... 129
Anexo 2. CPU PM57X, PM58X, PM59X ................................................................. 132
Anexo 3. Datos técnicos generales módulos de comunicación ................................. 140
Anexo 4. Principales características de módulos de E/S digitales ............................ 142
Anexo 5. Principales características de módulos de E/S analógicos ......................... 143
Anexo 6. Principales características Unidades Terminales de E/S ............................ 144
Anexo 7 Terminales de operador Gama CP600 ........................................................ 145
INDICE DE FIGURAS.
FIGURA 1.ESQUEMA CENTRAL HIDROELÉCTRICA ............................................. 2
FIGURA 2.ESQUEMA CENTRAL HIDROELÉCTRICA DE PASADA ...................... 5
FIGURA 3.CENTRAL HIDROELÉCTRICA DE AGUA EMBALSAMADA A PIE
DE PRESA ................................................................................................................. 6
FIGURA 4. ESQUEMA CENTRAL HIDROELÉCTRICA DE AGUA
EMBALSAMADA POR DERIVACIÓN DE AGUA ............................................... 6
FIGURA 5. ESQUEMA CENTRAL HIDROELÉCTRICA DE BOMBEO .................... 7
FIGURA 6. TURBINA PELTON ..................................................................................... 9
FIGURA 7. CENTRAL HIDROELÉCTRICA PAUTE MOLINO ................................ 10
FIGURA 8. PRESA DANIEL PALACIOS, EMBALSE AMALUZA .......................... 11
FIGURA 9. TURBINA PELTON CENTRAL HIDROELÉCTRICA PAUTE
MOLINO ................................................................................................................. 11
FIGURA 10. ESTRUCTURA DE UN AUTÓMATA PROGRAMABLE ..................... 12
FIGURA 11. PLATAFORMA AC500 ............................................................................ 14
FIGURA 12. CONFIGURACIÓN PLCS AC500 .......................................................... 15
FIGURA 13. ESTRUCTURA AC500 ............................................................................ 16
FIGURA 14. CPU AC500 CON UNA BASE DE TERMINALES, MÓDULOS DE
COMUNICACIÓN Y MÓDULOS DE E/S ............................................................ 17
FIGURA 15. PANEL FRONTAL DE CPU AC500 ....................................................... 18
FIGURA 16. PRINCIPALES ELEMENTOS DE MÓDULO DE ENTRADAS /
SALIDAS DIGITALES ........................................................................................... 19
FIGURA 17. MÓDULO DE ENTRADAS / SALIDAS ANALÓGICAS ..................... 20
FIGURA 18. EJEMPLO LENGUAJE LISTA DE INSTRUCCIONES (IL) ................. 22
FIGURA 19. EJEMPLO LENGUAJE TEXTO ESTRUCTURADO (ST) .................... 22
FIGURA 20. EJEMPLO LENGUAJE ESQUEMA DE CONTACTOS (LD) ............... 23
FIGURA 21. EJEMPLO LENGUAJE DIAGRAMA DE FUNCIONES (FBD) ........... 23
FIGURA 22. EJEMPLO LENGUAJE DIAGRAMA FUNCIONAL DE
SECUENCIAS (SFC) .............................................................................................. 24
FIGURA 23. ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA. .................................................. 26
FIGURA 24. TRAMA MODBUS RTU ......................................................................... 29
FIGURA 25. ESTRUCTURA DE LOS MENSAJES MODBUS RTU ......................... 30
FIGURA 26. PUERTOS COM1 Y COM2 INTEGRADOS EN CPUS AC500............. 31
FIGURA 27.INTERFAZ SERIE COM1 PLC AC500 ................................................... 32
FIGURA 28. RESISTENCIAS (PULL-UP, PULL-DOWN) INTEGRADAS EN
COM1 ...................................................................................................................... 32
FIGURA 29. BUS RS-485, PUERTO COM1, CON EL MAESTRO EN UN
EXTREMO DEL CABLE ....................................................................................... 33
FIGURA 30.BUS RS-485, PUERTO COM1, CON EL MAESTRO EN EL CABLE
DE BUS ................................................................................................................... 33
FIGURA 31.ASIGNACIÓN DE PINES DE LA INTERFAZ SERIE COM2 (D-SUB
DE 9 POLOS, HEMBRA) ....................................................................................... 34
FIGURA 32. BUS RS485, PUERTO COM2, CON MAESTRO EN EL EXTREMO
DEL CABLE ............................................................................................................ 34
FIGURA 33. BUS RS-485, PUERTO COM2, CON EL MAESTRO EN EL CABLE
DE BUS ................................................................................................................... 35
FIGURA 34. PROTOCOLO INTERFACES SERIALES COM1, COM2 .................... 35
FIGURA 35. CONFIGURACIONES COMX - MODBUS ........................................... 36
FIGURA 36. . MODO UNICAST ................................................................................. 39
FIGURA 37. MODO BROADCAST ............................................................................. 40
FIGURA 38. UNIDAD DE DATOS DE PROTOCOLO MODBUS ............................. 40
FIGURA 39.TRAMA MODBUS SOBRE UNA LÍNEA SERIAL ................................ 40
FIGURA 40.SECUENCIA DE BITS EN MODO RTU................................................. 42
FIGURA 41.SECUENCIA DE BITS EN MODO RTU (CASO SIN PARIDAD) ........ 42
FIGURA 42. TRAMA MENSAJE RTU ........................................................................ 42
FIGURA 43. TRAMA MENSAJE RTU ........................................................................ 43
FIGURA 44. TRANSMISIÓN MODBUS ..................................................................... 43
FIGURA 45. SECUENCIA DE BITS EN MODO ASCII ............................................. 44
FIGURA 46. SECUENCIA DE BITS EN MODO ASCII (CASO SIN PARIDAD) ..... 44
FIGURA 47. TRAMA MENSAJE ASCII ...................................................................... 45
FIGURA 48. PROCESAMIENTO DE TELEGRAMAS MODBUS MAESTRO ........ 45
FIGURA 49. CATEGORÍAS DE CÓDIGO DE FUNCIÓN MODBUS. ...................... 48
FIGURA 50. REGISTRADOR DE TEMPERATURAS ORIGINAL EN
UNIDADES FASE C ............................................................................................... 55
FIGURA 51. DESPLIEGUE DE TEMPERATURAS UNIDAD 01 EN XA21 ............ 56
FIGURA 52. SISTEMA DE ADQUISICIÓN Y MONITOREO DE
TEMPERATURA UNIDADES DE GENERACIÓN PAUTE MOLINO .............. 56
FIGURA 53. SISTEMA DE ADQUISICIÓN Y MONITOREO DE
TEMPERATURAS EN UNIDADES FASE AB ..................................................... 57
FIGURA 54. SISTEMA DE ADQUISICIÓN Y MONITOREO DE
TEMPERATURAS EN UNIDADES FASE C ........................................................ 57
FIGURA 55. CONEXIÓN RTD DE TRES CABLES ................................................... 59
FIGURA 56. MÓDULO DE ENTRADAS ANALÓGICAS AI523 .............................. 62
FIGURA 57. FUENTE DE ALIMENTACIÓN ABB CP-S 24/5.0 ................................ 63
FIGURA 58. BASE TERMINAL PARA CPU TB511-ETH ......................................... 64
FIGURA 59. MÓDULO DE ENTRADA ANALÓGICA ABB AI523 .......................... 66
FIGURA 60. ASIGNACIÓN DE TERMINALES DE MÓDULO DE ENTRADAS
ANALÓGICAS AI523 ............................................................................................ 67
FIGURA 61. CONEXIÓN DETECTOR DE TEMPERATURA EN
CONFIGURACIÓN 2-HILOS ................................................................................ 68
FIGURA 62. CONEXIÓN DETECTOR DE TEMPERATURA EN
CONFIGURACIÓN 3-HILOS NOTA AL PIE ........................................................ 68
FIGURA 63.CONEXIÓN DE SENSORES ANALÓGICOS TIPO-ACTIVO
(CORRIENTE) ........................................................................................................ 69
FIGURA 64. CONEXIÓN DE SENSOR ANALÓGICO DE CORRIENTE TIPO-
PASIVO ................................................................................................................... 69
FIGURA 65. UNIDAD DE TERMINALES DE E/S TU515 ........................................ 70
FIGURA 66. MÓDULO DE E/S DIGITALES DX522 ................................................. 70
FIGURA 67. UNIDAD DE TERMINALES DE E/S TU531 ........................................ 71
FIGURA 68. MÓDULOS E/S EN UNIDADES FASE AB ........................................... 72
FIGURA 69. MÓDULOS E/S EN UNIDADES FASE C.............................................. 73
FIGURA 70. CONFIGURACIÓN DE COM1 EN PLC AC500 ................................... 76
FIGURA 71. CONFIGURACIÓN DE PUERTO COM2 EN PLC AC500 ................... 76
FIGURA 72.UNIDADES DE ORGANIZACIÓN DE PROGRAMAS POUS
USADOS ................................................................................................................. 77
FIGURA 73. LECTURA DE SENSOR RTD PT100, MEDICIÓN EST1 EN
UNIDADES FASE AB ............................................................................................ 77
FIGURA 74. LECTURA TEMPERATURA 4-20MA, UNIDADES FASE AB ............ 77
FIGURA 75. BLOQUE DE FUNCIÓN ALARMAS_RTD UNIDADES FASE AB .... 78
FIGURA 76. ASIGNACIONES DE SALIDAS DE ALARMA EN MÓDULO
DX522. ..................................................................................................................... 80
FIGURA 77. DIAGRAMA DE BLOQUES DE MODIFICACIONES
PROPUESTAS. ........................................................................................................ 81
FIGURA 78.DIAGRAMA DE FLUJO MODIFICACIONES PROPUESTAS ............. 82
FIGURA 79. PANEL DE ALARMAS UNIDADES FASE AB .................................... 83
FIGURA 80. PANEL DE ALARMAS UNIDADES FASE C ....................................... 83
FIGURA 81. ADMINISTRADOR INTELIGENTE DE ALARMAS SAM 64
CARLO GAVAZZI UNIDADES FASE C............................................................... 84
FIGURA 82. SENSOR DE TEMPERATURA ABB TSP121 ........................................ 85
FIGURA 83. GRUPO1 DE ALARMAS TEMPERATURAS DEL ESTATOR. ........... 88
FIGURA 84. SALIDAS DIGITALES EN MÓDULO DX522 ...................................... 88
FIGURA 85. ALARMA EN PANEL DE ALARMAS DE UCB ................................... 88
FIGURA 86. MODIFICACIÓN PARA ALARMA #25................................................. 89
FIGURA 87.AGRUPACIÓN TEMPERATURAS DE ESTATOR ................................ 90
FIGURA 88. MODIFICACIÓN PARA ALARMA #46 UNIDADES FASE AB .......... 90
FIGURA 89. AGRUPACIÓN DE TEMPERATURAS METAL DE COJINETES ....... 91
FIGURA 90. AGRUPACIÓN DE TEMPERATURAS ACEITE DE COJINETES ....... 91
FIGURA 91. AGRUPACIÓN TEMPERATURAS BOBINADOS DEL ESTATOR
UNIDADES FASE C ............................................................................................... 93
FIGURA 92. AGRUPACIÓN TEMPERATURAS NÚCLEO DEL ESTATOR
UNIDADES FASE C ............................................................................................... 93
FIGURA 93. MODIFICACIÓN PARA ALARMA #35 UNIDADES FASE C ............ 94
FIGURA 94. MODIFICACIÓN PARA ALARMA #69 UNIDADES FASE C ............. 94
FIGURA 95. MODIFICACIÓN PARA ALARMA #70 UNIDADES FASE C ............. 95
FIGURA 96. MODIFICACIÓN PARA ALARMA #71 UNIDADES FASE C ............. 95
FIGURA 97. MODIFICACIÓN PARA ALARMA #72 UNIDADES FASE C ............. 95
FIGURA 98. MODIFICACIÓN PARA ALARMA #72 UNIDADES FASE C ............. 96
FIGURA 99. MODIFICACIÓN PARA ALARMA #83 UNIDADES FASE C ............. 96
FIGURA 100. MODIFICACIÓN PARA ALARMA #84 UNIDADES FASE C ........... 96
FIGURA 101. MODIFICACIÓN PARA ALARMA #85 UNIDADES FASE C ........... 97
FIGURA 102. MODIFICACIÓN PARA ALARMA #86 UNIDADES FASE C ........... 97
FIGURA 103. MODIFICACIÓN PARA ALARMA #96 UNIDADES FASE C ........... 98
FIGURA 104. . MODIFICACIÓN PARA ALARMA #97 UNIDADES FASE C ......... 98
FIGURA 105. MODIFICACIÓN PARA ALARMA #98 UNIDADES FASE C ........... 98
FIGURA 106. TERMINAL DE OPERADOR CP635 ................................................. 100
FIGURA 107. CONEXIÓN PLC AC500 A PANEL DE OPERADOR CP635 .......... 100
FIGURA 108. CABLE TK681 PARA TERMINAL DE OPERADOR CP635 ........... 101
FIGURA 109. PANTALLA PRINCIPAL DE HMI PROPUESTO .............................. 101
FIGURA 110. PANTALLA DEL GENERADOR EN HMI ........................................ 102
FIGURA 111. PANTALLA DE TEMPERATURAS DEL ESTATOR ......................... 102
FIGURA 112. PANTALLA DEL TRANSFORMADOR EN HMI .............................. 103
FIGURA 113. PANTALLA DEL REGULADOR EN HMI ......................................... 103
FIGURA 114. PANTALLA DEL SAE EN HMI ......................................................... 104
FIGURA 115. INDICADORES Y ELEMENTOS OPERATIVOS DEL PANEL
FRONTAL DE LA CPU PM581 ........................................................................... 107
FIGURA 116. SELECCIÓN DE CPU DE PLC AC500 .............................................. 110
FIGURA 117.CONFIGURACIÓN PARÁMETROS DE CPU ................................... 111
FIGURA 118. INSERCIÓN DE MÓDULOS DE E/S ................................................. 113
FIGURA 119. PARÁMETROS DE BASE DE MÓDULOS DE E/S ......................... 113
FIGURA 120. CONFIGURACIÓN DE CANAL DE MÓDULO ANALÓGICO
AI523 ..................................................................................................................... 114
FIGURA 121. CONFIGURACIÓN DE PROTOCOLO EN INTERFACES SERIE. . 115
FIGURA 122.CONFIGURACIÓN DE PUERTO SERIE COM1 ............................... 117
FIGURA 123. CONFIGURACIÓN DE PUERTO SERIE COM2 .............................. 117
FIGURA 124. COMPILACIÓN DE PROYECTO. ..................................................... 117
FIGURA 125. CABLE DE PROGRAMACIÓN TK501 ............................................. 118
FIGURA 126. CABLE DE PROGRAMACIÓN TK502 ............................................. 119
FIGURA 127. PARÁMETROS DE COMUNICACIÓN GATEWAY ......................... 120
FIGURA 128.PARÁMETROS DE COMUNICACIÓN, CANAL RS232 .................. 120
INDICE DE TABLAS.
TABLA 1. ELEMENTOS DEL MÓDULO DE ENTRADAS / SALIDAS DIGITALES19
TABLA 2. ELEMENTOS DEL MÓDULO DE ENTRADAS / SALIDAS
ANALÓGICAS ........................................................................................................ 20
TABLA 3. TIPOS DE DATOS ENTERO........................................................................ 25
TABLA 4. DESCRIPCIÓN DE PROTOCOLO MODBUS ............................................ 31
TABLA 5. CONFIGURACIÓN DE PARÁMETROS COMX- MODBUS .................... 36
TABLA 6. SEGMENTOS EN ÁREA DE BANDERA DIRECCIONABLES ................ 37
TABLA 7. ASIGNACIÓN DE DIRECCIÓN PARA PALABRA Y DOBLE PALABRA38
TABLA 8.ASIGNACIÓN DE DIRECCIÓN PARA ACCESO DE BIT ......................... 38
TABLA 9. ÁREAS MODBUS. ....................................................................................... 39
TABLA 10. REGLAS DIRECCIONAMIENTO MODBUS ........................................... 40
TABLA 11. PARÁMETROS BLOQUE COM_MOD_MAST ....................................... 45
TABLA 12. FCT CÓDIGO DE FUNCIÓN..................................................................... 46
TABLA 13. RESTRICCIONES A LA LONGITUD DE FCT ......................................... 46
TABLA 14. CÓDIGO DE FUNCIÓN CPUS AC500 ..................................................... 48
TABLA 15. PROPIEDADES DE CLASE RTD IEC751 ................................................ 50
TABLA 16. IDENTIFICACIÓN FUNCIONAL DE INSTRUMENTOS ....................... 53
TABLA 17. DETECTORES DE TEMPERATURA UNIDADES FASE AB, RTD PT-
100............................................................................................................................ 60
TABLA 18.DETECTORES DE TEMPERATURA EN UNIDADES FASE AB, RTD
PT100, 4 - 20 MA .................................................................................................... 60
TABLA 19.DETECTORES DE TEMPERATURA UNIDADES FASE C, RTD, PT-100
.................................................................................................................................. 61
TABLA 20.DETECTORES DE TEMPERATURA UNIDADES FASE C, RTD PT100, 4
- 20 MA .................................................................................................................... 61
TABLA 21. FUENTE DE ALIMENTACIÓN CP-S 24V/5A ......................................... 63
TABLA 22. DESCRIPCIÓN PINES DE ALIMENTACIÓN EN BASE DE
TERMINALES DE CPU ......................................................................................... 64
TABLA 23. ASIGNACIÓN DE PINES DE LA INTERFAZ ETHERNET .................... 65
TABLA 24. RESUMEN CPU PM581 ............................................................................. 65
TABLA 25. CONFIGURACIÓN ENTRADAS ANALÓGICAS AI523 ........................ 66
TABLA 26. RESOLUCIÓN DE LOS CANALES ANALÓGICOS ............................... 66
TABLA 27. TERMINALES DE VOLTAJE DE PROCESO EN UNIDADES DE
TERMINALES ........................................................................................................ 67
TABLA 28. ASIGNACIÓN DE TERMINALES AI523 ................................................. 67
TABLA 29. RANGO DE CONFIGURACIÓN DETECTORES DE TEMPERATURA 68
TABLA 30. RANGO DE MEDICIÓN SENSORES ANALÓGICOS DE CORRIENTE
TIPO-ACTIVO. ....................................................................................................... 69
TABLA 31. RANGO DE MEDICIÓN SENSORES DE CORRIENTE TIPO-PASIVO 69
TABLA 32. FUNCIONES DEL MÓDULO DX522 ....................................................... 71
TABLA 33. DATOS TÉCNICOS UNIDAD DE TERMINALES TU531 ....................... 71
TABLA 34. CANALES DE ENTRADA MÓDULO ANALÓGICO AI523 UNIDADES
FASE AB .................................................................................................................. 74
TABLA 35. CANALES DE ENTRADA MÓDULO ANALÓGICO AI523 UNIDADES
FASE C .................................................................................................................... 75
TABLA 36. CANALES DE SALIDA MÓDULO DIGITAL DX522 UNIDADES FASE
AB ............................................................................................................................ 76
TABLA 37.CANALES DE SALIDA MÓDULO DIGITAL DX522 UNIDADES FASE C
.................................................................................................................................. 76
TABLA 38. GRUPOS DE ALARMAS FASE AB .......................................................... 78
TABLA 39. GRUPOS DE ALARMAS FASE C ............................................................. 79
TABLA 40. ALARMAS DE TEMPERATURA EN UNIDADES FASE AB ................. 83
TABLA 41. ALARMAS DE TEMPERATURA EN UNIDADES FASE C .................... 84
TABLA 42. GRUPOS PARA ALARMAS FASE AB ..................................................... 86
TABLA 43.GRUPOS PARA ALARMAS FASE C ......................................................... 87
TABLA 44. ALARMAS MODIFICADAS UCB UNIDADES FASE AB. ..................... 89
TABLA 45.ALARMAS MODIFICADAS UCB UNIDADES FASE C. ........................ 92
TABLA 46. TERMINALES DE OPERADOR SERIES CP600 ..................................... 99
TABLA 47. CABLE DE COMUNICACIÓN TERMINAL DE OPERADOR CP600 <->
PLC .......................................................................................................................... 99
TABLA 48. TERMINALES DE OPERADOR SERIES CP400 ..................................... 99
TABLA 49. CABLES DE PROGRAMACIÓN TERMINALES DE OPERADOR
SERIES CP400 ...................................................................................................... 100
TABLA 50. CABLES DE COMUNICACIÓN TERMINAL DE OPERADOR CP400 <-
> PLC ..................................................................................................................... 100
TABLA 51. PRECIO DE LISTA HMI CP635 .............................................................. 104
TABLA 52.SIGNIFICADO DE LOS LED DE ESTADO CPU PM581 ....................... 108
TABLA 53. SIGNIFICADO DE LOS PULSADORES DE CPU PM581 .................... 108
TABLA 54. CATEGORÍA DE ERRORES CPU PM581 .............................................. 109
TABLA 55. IDENTIFICADOR DE ERROR ................................................................. 110
TABLA 56. CÓDIGOS DE ERROR DETALLADOS ................................................... 110
TABLA 57. ELEMENTOS A CONFIGURARSE SEGÚN PARÁMETROS ................ 110
TABLA 58.PARÁMETROS DE CPU ............................................................................ 112
TABLA 59. CHANNEL CONFIGURATION DE LAS ENTRADAS ANALÓGICAS
MÓDULO AI523 .................................................................................................... 114
TABLA 60. CHANNEL MONITORING DE LAS ENTRADAS ANALÓGICAS
MÓDULO AI523 .................................................................................................... 114
TABLA 61.AJUSTES DE PROTOCOLO MODBUS ................................................... 116
TABLA 62. DATOS TÉCNICOS CABLE DE PROGRAMACIÓN TK501 ................. 118
TABLA 63. DATOS TÉCNICOS CABLE DE PROGRAMACIÓN TK502 ................. 119
TABLA 64. DATOS TÉCNICOS CABLE DE PROGRAMACIÓN TK503 ................. 119
TABLA 65. DATOS TÉCNICOS CABLE DE PROGRAMACIÓN TK504 ................. 119
1
Capítulo 1 CENTRAL HIDROELECTRICA
1.1. INTRODUCCIÓN
Una central hidroeléctrica es aquella que utiliza la energía potencial del agua
(almacenada o caudal) y la convierte, primero en energía mecánica y luego en
eléctrica. [1]
La central hidroeléctrica es el resultado actual de la evolución de los antiguos
molinos, comenzó con los romanos y griegos que lo utilizaban para moler el trigo, en
la edad media llegando a un máximo de cincuenta caballos de fuerzas con grandes
ruedas hidráulicas, hasta que el británico John Smeaton1 construyó por primera vez
grandes ruedas hidráulicas de hierro colado, que son el principio básico de las
centrales hidroeléctricas actuales.
En general estas centrales aprovechan la energía potencial que posee la masa de agua
de un cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como salto
geodésico. “El agua en su caída entre dos niveles del cauce se hace pasar por una
turbina hidráulica la cual trasmite la energía a un generador donde se transforma en
energía eléctrica”2.
Las ventajas de las centrales hidroeléctricas son evidentes: [1]
No requieren combustible.
No contamina ni el aire ni el agua.
A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego,
protección contra las inundaciones, suministro de agua, caminos,
navegación y aún ornamentación del terreno y turismo.
Los costos de mantenimiento y explotación son bajos.
Las obras de ingeniería necesarias para aprovechar la energía
hidráulica tienen una duración considerable.
La turbina hidráulica es una máquina sencilla, eficiente y segura, que
puede ponerse en marcha y detenerse con rapidez y requiere poca
vigilancia siendo sus costes de mantenimiento, por lo general,
reducidos.
Contra estas ventajas deben señalarse ciertas desventajas: [1]
Los costos de capital por kilovatio instalado son con frecuencia muy altos.
El emplazamiento, determinado por características naturales, puede estar
lejos del centro o centros de consumo y exigir la construcción de un
1
John Smeaton (Austhorpe, 1724- id., 1792) Ingeniero británico. Reconstruyó el faro de Eddystone,
cerca de Plymouth, y publicó (1759) sus estudios experimentales sobre la fuerza motriz del agua y del
viento, considerados durante largo tiempo como una obra clásica en la materia. 2 Wikipedia, Central Hidroeléctrica, fecha de acceso 01 Octubre 2014,
http://es.wikipedia.org/wiki/Central_hidroel%C3%A9ctrica
2
sistema de transmisión de electricidad, lo que significa un aumento de la
inversión y en los costos de mantenimiento y pérdida de energía.
La construcción lleva, por lo común, largo tiempo en comparación con la
de las centrales termoeléctricas.
La disponibilidad de energía puede fluctuar de estación en estación y de
año en año.
1.2. PRINCIPIO BÁSICO DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA.
La principal función de una central hidroeléctrica es utilizar la fuerza y la velocidad
del agua ya sea por energía cinética natural de las corrientes de los ríos o mediante
embalse para convertirla en energía mecánica mediante las turbinas las cuales hacen
girar a los generadores los cuales producen la energía eléctrica por la ley de
inducción electromagnética de Faraday3.
Figura 1.Esquema central hidroeléctrica4
Las turbinas son enormes engranajes que rotan sobre sí mismos una y otra vez,
impulsados por una energía externa, mientras los generadores son aparatos que
transforman la energía cinética -de movimiento- de una turbina, en energía eléctrica.
El agua de los ríos es retenida por medio de presas y luego es conducida por túneles
y tuberías de alta presión hacia terrenos más bajos, al llegar a la planta generadora, el
agua lleva ya una enorme cantidad de energía, la que se aprovecha para hacer girar
turbinas que accionan el alternador y produce la corriente eléctrica.
Si se acumula agua en un embalse, por gravedad, tiende a bajar al nivel del mar, o
sea, mientras el agua no tenga libertad de movimiento tiene almacenada energía
potencial, la cual también se conoce como energía estática. [2] De esta forma el agua
en movimiento transforma aquella capacidad de trabajo en fuerza viva o energía
cinética, capaz de mover, por ejemplo, una rueda hidráulica.
Así las moléculas del agua corriente que bajan de la presa por gravedad, al ser
desviadas por los álabes de la rueda hidráulica, pierden velocidad y ceden una parte
de energía cinética, la cual, al hacer girar una turbina, se convierte en energía
3
Michael Faraday, (Newington, 22 de septiembre de 1791 - Londres, 25 de agosto de 1867) fue un
físico y químico británico que estudió el electromagnetismo y la electroquímica.
4 Universidad Centroamericana UCA, Centrales Hidroeléctricas, fecha de acceso: 2 de octubre de
2014, http://www.uca.edu.sv/facultad/clases/ing/m200018/doc1.pdf
3
mecánica. A su vez la turbina acciona un alternador cuya rotación produce una
corriente de electrones que, por haber cambiado de estado, desarrolla energía
eléctrica.
Dependiendo de las condiciones se utilizan distintos tipos de turbinas. Si la caída de
agua es importante se utilizan turbinas Pelton, si la caída es mediana turbinas Francis
y si es pequeña turbinas Kaplan. Las turbinas a su vez hacen girar un generador que
produce la electricidad, ésta pasa a los transformadores y luego es transportada a los
sitios de consumo a través de las líneas de transmisión. [3]
1.2.1. Componentes principales de una central hidroeléctrica
Una central hidroeléctrica consta de varias partes, las cuales podemos dividir en dos
grupos, el uno que es el encargado de almacenar el agua para así aprovechar la
energía cinética de la misma y conseguir posteriormente una acción mecánica, la cual
se suele identificar como Presa-Embalse; donde consta de las siguientes partes: [4]
Embalse.
Presa u Aliviadores.
Tomas de carga.
Canales, túneles y galerías.
Tuberías forzadas.
Chimeneas de equilibrio.
El otro grupo conforma todos los equipos, sistemas, etc., que se utilizan para realizar
las diferentes transformaciones de la energía del agua en energía eléctrica, donde
constituye la auténtica Central, las cuales son:
Turbinas Hidráulicas.
Alternadores o generadores.
Transformadores.
Sistemas eléctricos de media, alta y muy alta tensión.
Sistema eléctrico de baja tensión.
Sistema eléctrico de Corriente Continua.
Sistemas Auxiliares.
Tableros de Control.
1.3. TIPOS DE CENTRALES.
Las Centrales Hidroeléctricas se pueden clasificar bajo varios argumentos, como: [5]
Arquitectura.
Flujo de Agua.
Caída de Agua.
Especiales.
4
1.3.1. Arquitectura.
Centrales al aire libre:
Ubicadas a pie de la presa o relativamente alejadas de esta, y conectadas por medio
de una tubería en presión.
Centrales en caverna:
Conectadas al embalse por medio de túneles, tuberías de presión, o por la
combinación de ambas.
1.3.2. Flujo de Agua.
En primer lugar, hay que distinguir las que utilizan el agua según discurre
normalmente por el cauce de un río, y aquellas otras a las que ésta llega,
convenientemente regulada, desde un lago o pantano. Entonces tenemos:
Centrales de agua Fluyente
Centrales de agua embalsada.
Centrales de Bombeo.
Centrales de agua Fluyente:
También denominadas centrales de filo de agua, de pasada, de agua corriente; es
aquella que se construye en los lugares en que no existe una acumulación apreciable
de agua "corriente arriba" y utilizan parte del flujo de un río para generar energía
eléctrica en el instante en que se dispone de ella, para accionar las turbinas
hidráulicas, en consecuencia el caudal oscila según las estaciones del año.
En la temporada de precipitaciones abundantes, desarrollan su potencia máxima, y
dejan pasar el agua excedente. Durante la época seca, la potencia disminuye en
función del caudal, llegando a ser casi nulo en algunos ríos en la época del estío. Su
construcción se realiza mediante presas sobre el cauce de los ríos, para mantener un
desnivel constante en la corriente de agua.
En estos casos las turbinas pueden ser de eje vertical, cuando el río tiene una
pendiente fuerte u horizontal cuando la pendiente del río es baja. El esquema de una
central de este tipo puede ser el siguiente:
5
Figura 2.Esquema central hidroeléctrica de Pasada
5
En la misma se aprovecha un estrechamiento del río, y la obra del edificio de la
central (casa de máquinas) puede formar parte de la misma presa.
El desnivel entre "aguas arriba" y "aguas abajo", es reducido, y si bien se forma un
remanso de agua a causa del azud, no es demasiado grande.
Este tipo de central, requiere un caudal suficientemente constante para asegurar a lo
largo del año una potencia determinada.
Centrales de agua Embalsada:
Es el tipo más frecuente de central hidroeléctrica, en este tipo de proyecto se embalsa
un volumen considerable de líquido "aguas arriba" de las turbinas mediante la
construcción de una o más presas que forman lagos artificiales. El embalse es capaz
de almacenar los caudales de los ríos afluentes, llegando a elevados porcentajes de
captación de agua en ocasiones. El embalse permite graduar la cantidad de agua que
pasa por las turbinas.
Con embalse de reserva puede producirse energía eléctrica durante todo el año
aunque el río se seque por completo durante algunos meses, cosa que sería imposible
en un proyecto de pasada.
Las centrales con almacenamiento de reserva exigen por lo general una inversión de
capital mayor que las de pasada, pero en la mayoría de los casos permiten usar toda
la energía posible y producir kilovatios-hora más baratos.
Pueden existir dos variantes de estas centrales hidroeléctricas:
a. La de casa de máquina a pie de presa:
En las figuras siguientes observamos en PLANTA y CORTE el esquema de una
central de este tipo:
5 Rafael Alejo García, Centrales Hiroeléctricas, fecha de acceso:2014-10-02,
http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo3.html#1
6
Figura 3.Central hidroeléctrica de agua Embalsamada a pie de presa6
La casa de máquinas suele estar al pie de la presa, como ilustra el dibujo, en estos
tipos de central, el desnivel obtenido es de carácter mediano.
b. Aprovechamiento por derivación del agua:
En las figuras siguientes tenemos un esquema en PLANTA y CORTE de una
central de este tipo:
Figura 4. Esquema central hidroeléctrica de agua Embalsamada por derivación de agua
7
En el lugar apropiado por la topografía del terreno, se ubica la obra de toma de
agua, y el líquido se lleva por medio de canales, o tuberías de presión, hasta las
proximidades de la casa de máquinas.
Allí se instala la chimenea de equilibrio, a partir de la cual la conducción tiene un
declive más pronunciado, para ingresar finalmente a la casa de máquinas.
La chimenea de equilibrio es un simple conducto vertical que asegura al cerrar
las válvulas de la central, que la energía cinética que tiene el agua en la
conducción, se libere en ese elemento como un aumento de nivel y se transforme
en energía potencial.
Los desniveles en este tipo de central suelen ser mayores comparados con los que
se encuentran en los tipos anteriores de centrales.
Centrales de Bombeo:
6 Rafael Alejo García, Art. Cit.
7 Idem.
7
Se denominan 'de acumulación'. Acumulan caudal mediante bombeo, con lo que su
actuación consiste en acumular energía potencial. Pueden ser de dos tipos, de turbina
y bomba, o de turbina reversible. La alimentación del generador que realiza el
bombeo desde aguas abajo, se puede realizar desde otra central hidráulica, térmica o
nuclear.
Solo genera energía en horas pico y la consume en horas valle (noches y fines de
semana), mediante un grupo electromecánico de bombeo y generación. De esta
forma turbinan el agua en las horas de mayor demanda, la bombean en las horas en
las que la energía no es tan demandada, como por la noche, hacia un depósito. Una
vez el depósito esté cargado pueden volver a bajar el agua turbinándola y
aprovechando de nuevo la energía. Su utilización para acumular energía puede ser
muy interesante para apoyar a centrales que no pueden acumular, como las solares o
eólicas. El beneficio que se consigue es la diferencia entre el precio de la energía en
horas pico y horas valle. Distinguimos tres tipos; centrales puras de acumulación,
centrales mixtas de acumulación y centrales de acumulación por bombeo diferencial.
Para ello la central dispone de grupos de motores-bomba o, alternativamente, sus
turbinas son reversibles de manera que puedan funcionar como bombas y los
alternadores como motores.
Figura 5. Esquema central hidroeléctrica de bombeo8
1.3.3. Caída de Agua.
Las Centrales hidroeléctricas se pueden dividir en:
Alta Presión.
Media Presión.
Baja Presión.
Centrales de Alta presión:
Se incluyen aquellas centrales en las que el salto hidráulico es superior a los 200
metros de altura. Los caudales desalojados son relativamente pequeños, 20 m3/s por
8 Universidad Centroamericana UCA, Generación Hidroeléctrica, fecha de acceso : 2014-10-02,
http://www.uca.edu.sv/facultad/clases/ing/m200018/doc1.pdf
8
máquina. Situadas en zonas de alta montaña, aprovechan el agua de torrentes, por
medio de conducciones de gran longitud. Utilizan turbinas Pelton y Francis.
Centrales de Media presión:
Aquellas que poseen saltos hidráulicos de entre 20−200 metros aproximadamente.
Utilizan caudales de 200m3/s por turbina.
En valles de media montaña, dependen de embalses. Las turbinas son Francis y
Kaplan, y en ocasiones Pelton para saltos grandes, siendo dominante el uso de
turbinas Francis.
Centrales de Baja presión:
Sus saltos hidráulicos son inferiores a 20 metros. Cada máquina se alimenta de un
caudal que puede superar los 300m3/s. Las turbinas utilizadas son de tipo Francis y
especialmente Kaplan.
1.3.4. Especiales
Centrales mareomotrices.
Utilizan el flujo y reflujo de las mareas. Pueden ser ventajosas en zonas costeras
donde la amplitud de la marea es amplia, y las condiciones morfológicas de la costa
permiten la construcción de una presa que corta la entrada y salida de la marea en
una bahía. Se genera energía tanto en el momento del llenado como en el momento
del vaciado de la bahía.
Centrales mareomotrices sumergidas.
Utilizan la energía de las corrientes submarinas. En 2002, en Gran Bretaña se
implementó la primera de estas centrales a nivel experimental.
Centrales que aprovechan el movimiento de las olas.
Este tipo de central es objeto de investigación desde la década de los 80. A inicios de
agosto de 1995, el "Ocean Swell Powered Renewable Energy (OSPREY)" construyó
la primera central que utiliza la energía de las olas en el norte de Escocia. La
potencia de esta central es de 2 MW. Lamentablemente fue destruida un mes más
tarde por un temporal.
1.4. TIPOS DE TURBINAS
Hay tres tipos principales de turbinas hidráulicas: [1]
La turbina Pelton.
La turbina Francis.
La de hélice o turbina Kaplan.
9
El tipo más conveniente dependerá en cada caso del salto de agua y de la potencia de
la turbina.
En términos generales:
La rueda Pelton conviene para saltos grandes
La turbina Francis para saltos medianos
La turbina de hélice o turbina Kaplan para saltos pequeños.
1.4.1. Turbina Pelton
Conocidas también como turbinas de presión, de chorro libre, de impulsión o de
admisión parcial.
Entre sus principales características tenemos:
Sentido de proyección del chorro de agua y sentido del rodete coinciden.
La presión del agua permanece constante en los álabes.
Rodete no inundado.
Su utilización es idónea en saltos de gran altura (200m y mayores), y caudales
relativamente pequeños. Pueden ser instaladas con el eje en posición vertical u
horizontal (más adecuada)
Figura 6. Turbina Pelton9
1.5. CENTRAL HIDROELÉCTRICA PAUTE
La central de generación hidroeléctrica Paute – Molino, administrada por La
Corporación Eléctrica del Ecuador (CELEC EP). Se encuentra ubicada al sureste de
la sierra oriental del Ecuador, en la provincia del Azuay, a 140 Km de la ciudad de
Cuenca, específicamente en una zona conocida como Guarumales.
La central hidroeléctrica Paute-Molino, es uno de los más grandes proyectos
hidroeléctricos del Ecuador, empieza con la compañía INECEL, al pasar de los años
estuvo a cargo una compañía privada, para en la actualidad ser gestionada por la
Corporación Eléctrica del Ecuador a través de su Unidad de Negocio Hidropaute.
9 APOLO, Richard y ESPINOZA, Pedro, Estudio y diseño del control de sistema Oleo-dinámico para la
fase A/B en Hidropaute S.A., Tesis U.P.S. Facultad de Ing. Electrónica, Cuenca, 2007, http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/182/3/Capitulo2.pdf
10
Figura 7. Central hidroeléctrica Paute Molino10
Su misión11 como la mayor generadora de Celec EP es generar bienestar y desarrollo
nacional mediante la provisión de energía eléctrica a partir de fuentes renovables
(energía hidráulica) con altos estándares de calidad y eficiencia, responsabilidad
social y el aporte de su talento humano altamente comprometido y competente,
respetando y protegiendo el ambiente.
La construcción de la fase A-B se la realizó en los años 1976 a 1983 y la fase C los
años 1985 a 1991. Consta la central hidroeléctrica Paute Molino de una potencia
instalada de 1100 MW entre las fases A-B y C. Toda la potencia generada se enlaza
al Sistema Nacional Interconectado, aportando así con el desarrollo energético de
nuestro país.
La Fase AB y La Fase C aprovechan el caudal regulado en el Embalse Amaluza, el
esquema básico empieza en la toma de las aguas del embalse, creándose un salto de
agua aprovechable y por ende formándose una altura potencial, la conducción del
agua se la realiza mediante un túnel de carga y una tubería de presión desde el
embalse hacia casa de máquinas transformándose la energía potencial o de altura en
energía cinética del fluido, aumentando esta energía conforme va llegando a la
tubería en espiral o caracol, para posteriormente producto del choque de agua a
través de los seis inyectores sobre el rodete se produzca un torque mecánico,
producto de la fuerza centrífuga, generándose así una energía mecánica. Este giro
mecánico de la turbina es transmitido por medio de un eje al generador, creándose en
este un campo magnético y transformándose en energía eléctrica.
10
Corporación Eléctrica del Ecuador, Casa de máquinas Central Molino , fecha de acceso: 04 de Octubre de 2014, https://www.celec.gob.ec/hidropaute/index.php/molino 11
Corporación Eléctrica del Ecuador, Filosofía Corporativa, fecha de acceso: 04 de Octubre de 2014, https://www.celec.gob.ec/hidropaute/index.php/perfil-corporativo/filosofia-corporativa
11
Figura 8. Presa Daniel Palacios, embalse Amaluza
De acuerdo a las condiciones físicas de caudal y altura se determinó el uso de
turbinas Pelton de eje vertical para las dos Fases AB y C.
Figura 9. Turbina Pelton central hidroeléctrica Paute Molino12
La alimentación de los servicios Auxiliares tanto de Casa de Máquinas como de las
Unidades utiliza la alimentación en 13,8 KV proveniente del devanado terciario del
banco de autotransformadores (138/230 KV) que energiza una barra a través de los
interruptores respectivos.
Entre el devanado terciario y la barra hay instalados transformadores con relación
1:1 (13,8/ 13,8 KV) con el fin de reducir la corriente de cortocircuito.
De esta barra y utilizando los interruptores 752-A 752-B alimentamos Centro de
Fuerza de Casa de Máquinas C.F.C.M., a través de transformadores de 13,8/ 0,480
KV 750KVA, de donde se distribuye mediante los interruptores apropiados hacia los
diferentes Centros de Carga de Unidades así como Auxiliares de Casa de Máquinas.
12
APOLO, Richard y ESPINOZA,Art. Cit.
12
Capítulo 2 GAMA DE PLCS ABB AC500 (ADVANT
CONTROLLER 500)
2.1 +PLC ABB AC500, introducción.
El autómata programable o PLC (Programable Logic Controller), es un conjunto de
módulos o elementos industriales que constituyen un equipo electrónico mediante el
cual pueden controlarse a tiempo real procesos secuenciales para aplicaciones
industriales. [6] Actualmente es el corazón de la automatización de instalaciones, ha
supuesto una innovación tecnológica muy importante sustituyendo a las funciones
lógicas (circuitos eléctricos con relés, interruptores, etc.).
Independientemente del fabricante y modelo los bloques básicos que componen un
PLC son los siguientes: [6]
1. Unidad Central de Proceso o CPU (Central Processing Unit), es el núcleo o
corazón de la arquitectura del PLC.
2. Banco de memorias internas. Compuesto por tres tipos básicos de memoria
a. Memoria de programa
b. Memorias interna (contadores, temporizadores, relés internos, etc.)
c. Memoria de imagen de entrada / salida (I/O)
3. Módulos o interfaces de I/O. Básicamente de tres tipos:
a. Módulos I/O digitales
b. Módulos I/O analógicos
c. Módulos I/O especiales (contadores rápidos, para comunicaciones,
para motores paso a paso, etc.)
4. Fuente de alimentación. Compuesta por serie de tensiones disponibles para la
alimentación no solamente del PLC, sino en muchos casos la alimentación
externa de sensores y actuadores.
Figura 10. Estructura de un autómata programable13
13
ROLDAN VILORIA, José, Automatismos Industriales,423 páginas, Ediciones Paraninfo, Madrid,
2011, p 208.
13
Utilizar PLCs tiene muchas ventajas, entre las que se puede citar: [6]
Mayor y mejor automatismo y control en procesos.
Facilidad en la operación de máquinas.
Permite introducir cambios rápidos en los procesos que controla mediante el
cambio de su programación sin cambiar cableado (costos adicionales).
Ayuda con mensajes al control de averías (alarmas).
Puede estar conectado a PCs o redes para el control de procesos.
Obtiene mayor productividad de las máquinas
Mayor seguridad en procesos controlados
Mantenimiento de bajo costo
Etc.
Presentan también los PLCs ciertas desventajas:
Necesidad de contar con técnicos calificados y preparados específicamente
para ocuparse de su buen funcionamiento.
Alta incompatibilidad entre software y hardware para autómatas de diferentes
fabricantes.
Alto coste inicial ( en autómatas de gama media y alta)
Incompatibilidad relativa en comunicaciones entre autómatas (en los últimos
años esta desventaja está siendo subsanada mediante la utilización de buses
de campos industriales normalizados)
Existen en el mercado una gran variedad de PLCs, clasificados tanto por su
funcionalidad, capacidad, aspecto físico, etc. Entre los más comunes tenemos: [7]
Siemens
Omrom
Fatek
Crouzet
Toshiba
Allen Bradley
Festo
Mitsubishi
Abb
Belkin
Moeller
Lg
La plataforma de ABB14 AC500 es una gama de PLCs escalable, flexible y de alto
rendimiento que tiene una gran capacidad de expansión, se compone de diferentes
dispositivos que pueden ser combinados y expandidos de forma muy flexible para
encajar con diversos requerimientos de sus clientes. Desde su lanzamiento en 2006,
14
ABB (Asea Brown Boveri) es una corporación multinacional con sede central en Suiza, que sus
mayores negocios en generación eléctrica y automatización industrial.
14
la plataforma AC500 ha obtenido el reconocimiento por su alto rendimiento, calidad
y confiabilidad.
Figura 11. Plataforma AC50015
2.2 CONFIGURACIONES, COMUNICACIÓN Y PROGRAMACIÓN.
La gama de PLCs AC500 integra nuevas tecnologías en cuanto a
capacidades, canales digitales configurables como entrada o salida, una gran
variedad de comunicaciones, una amplia memoria de datos y programa, una tarjeta
SD de memoria opcional y estándar para registrar datos y operaciones de
mantenimiento (carga/descarga de programa o firmware,...).
Permiten los PLCs AC500 una multitud de combinaciones: entradas/salidas digitales
y analógicas, bus de campo y/o redes de comunicación. Teniendo la posibilidad de
funcionar simultáneamente a través de diferentes buses de campo en cualquier
combinación, con un sencillo sistema de control.
Entre otros los PLCs AC500 de ABB admiten los siguientes protocolos de
comunicación: PROFINET, PROFIBUS DP, CANopen, DeviceNet, CS31, Modbus
RTU, RCOM, Ethernet e Internet, EtherCat.
En el PLC se puede elegir entre diferentes gamas de CPU que incluso pueden
sustituirse fácilmente si los requerimientos y necesidades de la aplicación aumentan
y lo requieren. Todas las CPUs tienen el mismo formato y disponen de ranura SD,
FBP, 2 puertos RS232/485, pantalla teclado y zócalo para pila de litio.
Las Bases terminales de la CPU permiten la fácil conexión de la CPU, disponible en
3 versiones con conexión para uno, dos o cuatro módulos de comunicación. Los
módulos de comunicación permiten conectarse a sistemas de bus de campo e
integrarlos a las redes ya existentes.
Los módulos en E/S digitales y analógicos se adaptan a las necesidades reales de la
aplicación usando por ejemplo canales digitales configurables de forma individual
como entrada o salida o canales analógicos multirango. Pueden ser utilizados
localmente (junto al PLC) en donde se enchufan fácilmente a las bases terminales
(máx. 10 módulos) o remotamente (mediante cabeceras remotas).
15
TFcontrol, AC500, 2014-11-02, http://www.tgcontrol.com/?p=95
15
Las bases terminales de los módulos de E/S se pueden utilizar tanto para módulos de
E/S digitales como analógicos, permitiendo un pre cableado sencillo sin electrónica.
Figura 12. Configuración PLCs AC50016
El software Control Builder PS501 es la herramienta de ingeniería para todas las
CPUs AC500, está diseñada para la programación normalizada (IEC 61131-3) en
cinco lenguajes, se usa para:
Programación.
Test.
Comisionamiento.
Documentación.
De programas para el PLC AC500 de ABB.
La herramienta de configuración, programación y puesta en marcha Control Builder
PS501 está basada en CoDeSys (Controller Development System) que es uno
de los sistemas de programación del estándar IEC 61131-3.
2.3 HARDWARE DEL PLC ABB AC500.
Los siguientes módulos electrónicos son los componentes básicos del sistema
AC500:
CPUs de diferentes capacidades.
Módulos de comunicación para diferentes sistemas de bus, como PROFIBUS,
CANopen, Devicenet, PROFINET, EtherCAT.
16
ABB, Catálogo Técnico PLC 2013,2014-11-28,
http://www.abb.com.ec/cawp/seitp202/4daad42e19a247e9c1257b9600366ad8.aspx
16
Figura 13. Estructura AC50017
La expansión en el AC500 puede realizarse las siguientes maneras:
Expansión central: Una CPU soporta conexiones directas de hasta 10
dispositivos de entrada y salida.
Expansión descentralizada: con el módulo de interface DC505 (para bus de
campo PROFIBUS, CANopen, Devicenet. Modbus RTU) se pueden conectar
hasta 7 dispositivos de E/S del sistema S500 FBP (con un máximo de 4
módulos analógicos)
Los PLCs AC500 han sido diseñados basados en la normas EN 61131-2 e IEC
61131-2 (Programmable Controllers), EN 61000 (Electromagnetic Compatibility
EMC). La diferencia en datos de EN con respecto a IEC se debe a requisitos
exigidos para aplicaciones navales (más estrictos).
En el Anexo 1 se observan los datos técnicos del sistema AC500.
2.3.1. CPU
La CPU es el elemento inteligente considerado el cerebro del PLC, lee e interpreta
instrucciones cargadas en la memoria y sobre la base de los estados de las entradas,
toma decisiones sobre las salidas *8+. Generalmente está basado en
Microcontroladores de 8, 16 o 32 bits.
Está formado por:
1. Unidad de control. Genera todas las líneas de control y direcciones para el
control y acceso correcto a los dispositivos conectados al CPU.
2. Unidad operativa. Realiza aquellas operaciones lógicas, aritméticas y de
movimientos de datos necesarias para la correcta ejecución del programa.
17
ABB, AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation V2.3.0, 2013-11-26, http://www.abb.com/product/db0094db009472/03cb2e16fae27001c1257bdc004439a2.aspx
17
Está formado por una serie de registros internos y un módulo principal
llamado ALU (unidad aritmética lógica). Básicamente la ALU es el centro
de cálculo lógico y aritmético del PLC.
Los Unidades centrales CPUs de la familia de PLCs AC500 están disponibles en 3
clases de rendimiento: PM57X, PM58X y PM59x. Diferenciándose estas por su
velocidad, tamaño de memoria, etc.
Las CPU son fáciles de configurar por software mediante 5 lenguajes diferentes,
existen para pequeñas, medianas y grandes aplicaciones, con memoria desde 64
KBytes hasta 4Mbyte, con diferentes interfaces para fácil comunicación. Utilizan
alimentación de 24 Vdc.
Todas las CPU deben instalarse sobre una base de terminales adecuada. El tipo de
base de terminales depende del número de módulos de comunicaciones que se
utilizan junto con la CPU y del tipo de interfaz de red que corresponde a la CPU
(Ethernet o ARCNET).Cada CPU puede admitir hasta 4 módulos de comunicaciones.
El módulo de comunicaciones se instala en el lado izquierdo de la CPU, sobre la
misma base de terminales .En el lado derecho de la CPU pueden conectarse hasta 10
módulos de ampliación de E/S (hasta 7 unidades de terminales de E/S anteriores a la
versión 1.2 de PS501 y firmware de la CPU anterior a la versión 1.2.0), los cuales
quedan interconectados automáticamente mediante el bus de E/S.
Figura 14. CPU AC500 con una base de terminales, módulos de comunicación y módulos de E/S18
En el Anexo 2 se observan los datos generales de las CPUs y bases terminales del
PLC. AC500.
2.3.1.1 Comunicación
Los módulos de comunicaciones del AC500 hacen posible la comunicación entre los
diferentes buses de campo. El módulo de comunicaciones se instala en el lado
18
ABB, AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation V2.3.0. Art. Cit.
18
izquierdo de la CPU, sobre la misma base de terminales. La comunicación entre la
CPU y los módulos de comunicaciones tiene lugar mediante el bus del módulo de
comunicaciones, que forma parte de la base de terminales. Dependiendo de la base
de terminales empleada, pueden utilizarse 1, 2 o 4 módulos de comunicaciones.
En el anexo 3 se observan los datos técnicos generales de los módulos de
comunicaciones.
2.3.1.2 Display y elementos frontales
Todas las CPU del AC500 disponen de indicadores LED y una pantalla de cristal
líquido para indicar el estado de funcionamiento y de los errores. La figura siguiente
muestra el panel frontal de una CPU del AC500.
Figura 15. Panel frontal de CPU AC50019
El estado de la CPU se muestra en su panel frontal mediante 3 indicadores LED:
PWR
RUN
ERR
Adicionalmente las CPU vienen equipadas con una pantalla retro iluminada, que
contiene los siguientes indicadores:
Pequeños indicadores cuadrados de color negro que indican, igual que un
LED, el estado del dispositivo cuyo nombre está descrito debajo.
Pequeñas flechas de color negro que señalan el dispositivo seleccionado
para configurar o leer
6 indicadores de 7 segmentos para mostrar texto o códigos de error
Normalmente, la retroiluminación de la pantalla está apagada, El estado de la CPU se
muestra mediante las palabras "Run" o "Stop", que reflejan el estado del programa de
la CPU. Al presionar uno de los pulsadores "RUN, DIAG, CFG o VAL", la pantalla
19
ABB, New high-performance CPU and PROFINET bus interface module for AC500 PLC, 2014-
10-15, http://www.abb.com/cawp/seitp202/457e593882461490c125794c002edc59.aspx
19
se ilumina y se realiza la función deseada. En caso de producirse un error de
funcionamiento, la pantalla se ilumina igualmente y se muestra un código de error.
2.3.2 Módulos de entradas / salidas digitales
Los módulos de E/S digitales se pueden encontrar en diferentes versiones, se
conectan fácilmente en sus bases terminales para expansión locales de la CPU y
expansión remota descentralizada mediante la interface FBP.
Las Bases terminales o unidades terminales de E/S se pueden usar tanto para módulo
de E/S digitales como analógicos. Se puede optar por versiones de tornillo o resorte
en dos variantes: para 24 V DC y 230 V AC.
En el Anexo 4 se puede observar los diferentes tipos de módulos de E/S digitales con
sus principales características:
2.3.2.1 Elementos
En la siguiente figura y tabla se pueden apreciar los principales elementos de los
módulos de entradas / salidas digitales:
Figura 16. Principales elementos de Módulo de entradas / salidas digitales20
1 Bus de E/S
2 Asignación de número de terminal y nombre de señal
3 8 LED amarillos para indicar el estado de las señales de las entradas digitales (I0 - I7)
4 8 LED amarillos para indicar el estado de las señales de las
salidas digitales de relé (R0 - R7)
5 1 LED verde para indicar el estado de la tensión de alimentación de proceso UP
6 2 LED rojos para indicación de errores 7 Etiqueta 8 Unidad de terminales de E/S con terminales de tornillo o
resorte 9 Guía DIN
Tabla 1. Elementos del módulo de Entradas / Salidas digitales21
20
ABB, Hardware AC 500, Heidelberg, 05- 2007, p 321.
20
2.3.3 Módulos de entradas / salidas analógicas
Los módulos de E/S analógicos al igual que los módulos digitales están disponibles
también en varias versiones, igualmente se conectan en sus bases terminales para
expansión local y remota descentralizada.
En el Anexo 5 se puede apreciar los tipos de módulos de E/S analógicos con sus
principales características:
2.3.3.1 Elementos
En la siguiente figura y tabla se pueden apreciar los principales elementos de los
módulos de entradas / salidas analógicas:
Figura 17. Módulo de entradas / salidas analógicas22
1 Bus de E/S
2 Asignación de número de terminal y nombre de señal
3 16 LED amarillos para indicar el estado de las señales de las
entradas analógicas (I0-I15)
4 1 LED verde para indicar el estado de la tensión de
alimentación de proceso UP
5 2 LED rojos para indicación de errores
6 Etiqueta
7 Unidad de terminales de E/S con terminales de tornillo o resorte
8 Guía DIN
Tabla 2. Elementos del módulo de Entradas / Salidas analógicas23
2.4 Control Builder PS501
Control Builder PS501 es un producto que combina todas las herramientas que se
necesitan para configurar, programar, depurar y mantener un proyecto de
automatización con una interface sencilla e intuitiva. Permite la configuración de
21
ABB, Hardware AC 500, Art. Cit., p 321. 22
Idem. p 321. 23
Idem. p 321.
21
todos los dispositivos de automatización inteligentes estándares fabricados por ABB.
Entre estos todas las clases de CPUs AC500.
Otras características incluidas son: configuración total del sistema (PLC local y E/S
descentralizadas mediante buses y redes de comunicación), funciones de diagnóstico,
manipulación de alarmas y tendencias, visualización integrada, simulador de
proyectos.
2.4.1 Información básica
Control Builder PS501 es la herramienta de ingeniería para todas las clases de CPU
AC500, diseñada para la programación normalizada IEC 61131-3. Esta norma
internacional define:
La estructura de un programa
La declaración de datos
La sintaxis y semántica de 5 diferentes lenguajes de programación:
o Instruction List (IL)
o Structured text (ST)
o Function block diagram (FBD)
o Ladder Diagram (LD)
o Sequential flow chart (SFC)
El Software de programación Control Builder PS501 está basado en CoDeSys para:
Programación
Test
Comisionamiento
Documentación
De programas para AC500 de ABB.
CoDeSys es uno de los sistemas de programación del estándar IEC 61131-3 más
comunes para PLCs, significa Controller Development System (Sistema de
desarrollo del controlador).
2.4.2 Lenguajes de programación
La Comisión Electrotécnica Internacional IEC (International Electrotechnical
Commision) elaboró la norma 61131-3 con el objeto de responder a la compleja
creciente en los sistemas de control y a la diversidad de autómatas programables
incompatibles entre sí. [9] IEC 61131-3 define las especificaciones de la sintaxis y
semántica de los lenguajes de programación, incluyendo el modelo de software y la
estructura del lenguaje.
Dicha norma constituye un sistema de programación formado por 2 tipos de
lenguajes de programación diferentes: [9]
Lenguajes Literales
22
Están formadas por letras, números y símbolos especiales. Son Lenguajes de
este tipo:
Lista de instrucciones IL (Instruction list).
Este lenguaje consiste de un conjunto códigos simbólicos en
secuencia, cada uno de los cuales corresponde a una o más
instrucciones en lenguaje de máquina o assembler del autómata
programable que lo utiliza. Por esto está especialmente indicado para
usuarios familiarizados con la electrónica digital e informática.
Generalmente son programas pequeños, fáciles de entender. Las
operaciones trabajan con un registro especial (acumulador, LD, ST)
Cada instrucción empieza en una nueva línea, contiene un operador
y7, según el tipo de operación incluye uno o varios operandos
separados por comas.
Figura 18. Ejemplo lenguaje Lista de instrucciones (IL)24
Texto estructurado ST (Structured Text)
Es un lenguaje de alto nivel con orígenes en Pascal y C, puede ser
utilizado para codificar expresiones complejas e instrucciones
anidadas. Se dispones en este lenguaje de estructuras para: bucles,
ejecución condicional, funciones. Se puede ejecutar de forma
condicionada o en bucles secuenciales. Posibilita una programación
poderosa: Se puede escribir un bloque personalizado y llamarlo desde
otro programa en FBD, CFC o LD
Figura 19. Ejemplo lenguaje Texto Estructurado (ST)25
Lenguajes gráficos
Las instrucciones se representan mediante figuras geométricas. Son lenguajes
de este tipo:
24
MANDADO PEREZ, Enrique, Autómatas Programables y Sistemas de Automatización, Editorial Marcombo, Barcelona, 2009, p.211. 25
Idem. P212.
23
Esquema de contactos LD (Ladder Diagram)
En este lenguaje la tarea que debe realizar el autómata se especifica
gráficamente mediante un esquema de contactos. Representa las
variables lógicas mediante relés y los contactos asociados a ellos.
Dichos contactos pueden ser normalmente abiertos (abiertos cuando el
relé está desactivado y cerrados en caso contrario) o normalmente
cerrados (cerrados cuando el relé esta desactivado y abiertos en caso
contrario).
El programa de control para este lenguaje necesita de una unidad de
programación con pantalla gráfica para visualizar el esquema de
contactos
Figura 20. Ejemplo Lenguaje Esquema de contactos (LD)26
Diagrama de bloque de funciones FBD (Function Block Diagram)
Es un lenguaje simbólico orientado a gráficos donde las distintas
combinaciones entre variables se representan mediante estructuras
determinadas para bloques y operandos, pudiendo ser por ejemplo
símbolos lógicos. Al igual que en el lenguaje Lista de Instrucciones
(IL) está especialmente indicado para usuarios familiarizados con la
Electrónica Digital. Y como el lenguaje Esquema de Contactos (LD)
necesita una unidad de programación dotada de pantalla para la
visualización del diagrama.
Figura 21. Ejemplo Lenguaje Diagrama de funciones (FBD)27
Diagrama funcional de secuencias SFC (Sequential Block Diagram)
Es un lenguaje orientado gráficos que permite describir el desarrollo
en el tiempo de distintas acciones de un programa. Contiene pasos y
transiciones. El programa se completa por pasos.
26
MANDADO PEREZ, Enrique, Art.Cit., p.243. 27
Idem., p.254.
24
SFC ayuda estructurar la organización interna de un programa y a
descomponer un problema en partes manejables, manteniendo
simultáneamente una visión global. Cada elemento puede ser
programado en alguno de los lenguajes de la norma incluyéndose el
propio SFC.
Figura 22. Ejemplo lenguaje Diagrama funcional de secuencias (SFC)28
2.4.3 POUs Y tipos de datos
En la norma 61131-3 están definidas 3 formas de “presentar” o crear programas de
control para PLCs. [9]
Estas representaciones reciben el nombre de Unidades de Organización de Programa
POUs (Program Organization Units)
Programas
En la norma se define a un programa como el “conjunto lógico de todos los
elementos que son necesarios para el tratamiento de señales que se requieren
para el control de un proceso mediante un PLC”.
Es un módulo que al ejecutarse, suministra uno o varios valores. Los
programas pueden recibir llamadas de otros programas y Bloques de
Funciones. Una función no admite llamadas a programas.
Funciones
Es un módulo que, cuando se ejecuta, suministra exactamente un dato, no
tiene memoria. La norma especifica funciones estándar y funciones definidas
por el usuario. Por ejemplo funciones estándar: ADD (suma), ABS(valor
absoluto), SQRT(raíz cuadrada), SIN(seno) y COS (coseno). Las funciones
definidas por el usuario, una vez implementadas pueden ser usadas
indefinidamente en cualquier POU.
Bloques de funciones
Los bloques funcionales representan funciones de control especializadas.
Tienen memoria, característica que les confiere un gran potencial de uso.
28
MANDADO PEREZ, Enrique, Op.Cit, p.258.
25
Presentan una interface de entradas y salidas bien definido y un código
interno oculto. Una vez definidos los Bloques de funciones pueden ser usados
una y otra vez en el mismo programa, en diferentes programas o en distintos
proyectos.
Pueden ser definidos por el usuarios, pero también existes bloques de
funciones estándares (biestables, detección de flancos, contadores
temporizadores, etc.)
Se pueden usar tipos de datos estándar y datos definidos por el usuario al programar.
El tipo de dato determina la cantidad de espacio de memoria que será reservada y que
tipo de valores almacena.
Los tipos comunes de datos son: boléanos, número entero, número real, byte y
palabra, pero también fechas, horas del día y cadenas (strings). Basados en estos
tipos de datos, el usuario puede definir sus propios tipos de datos, conocidos como
tipos de datos derivados.
Los tipos de dato boleanos (BOOL) pueden tener los valores TRUE y FALSE, 8 bits
de espacio de memoria serán reservados para este tipo de dato.
Los tipos de datos número entero (INTEGER) y sus diferentes variantes se pueden
observar en la siguiente tabla:
Tipo Límite inferior Limite Superior Espacio de memoria
BYTE 0 255 8 bits
WORD 0 65535 16 bits
DWORD 0 4294967295 32 bits
SINT -128 127 8 bits
USINT 0 255 8 bits
INT -32768 32767 16 bits
UINT 0 65535 16 bits
DINT -2147483648 2147483647 32 bits
UDINT 0 4294967295 32 bits
Tabla 3. Tipos de datos entero29
Los tipos REAL y LREAL (long real) son los llamados punto flotante. Sirven para
representar números racionales. Para tipo REAL se reservan 32 bits de espacio de
memoria, mientras para el LREAL 64 bits.
Los valores válidos para REAL: 1.175494351e-38 a 3.402823466e+38
Los valores válidos para LREAL: 2.2250738585072014e-308 a
1.7976931348623158e+308
Una variable tipo STRING puede contener cualquier cadena de caracteres. El ingreso
de tamaño en la declaración determina la cantidad de espacio de memoria que debe
ser reservada para la variable, puede ser colocada entre paréntesis o corchetes. Si no
se especifica el tamaño se asignará un predeterminado de 80 caracteres. No está
limitada la longitud de cadena, pero las funciones de cadena solo procesan
secuencias de 1-255 caracteres.
29
MANDADO PEREZ, Enrique, Art. Cit..
26
Los tipos de dato TIME, TIME_OF_DAY (TOD), DATE y DATE_AND_TIME
(DT) son manejados internamente como DWORD. El tiempo se expresará en
milisegundos en TIME Y TOD y empezará a las 00:00 am.
2.4.4 La estructura de un programa
De acuerdo a la norma 61131-3 un programa consiste de los siguientes elementos:
Estructuras (tipos de datos)
POUs
Variables Globales
Figura 23. Estructura de un programa.30
Un proyecto que abarca el programa del sistema de control se guarda en un archivo
que lleva el nombre del proyecto (*.pro). Un proyecto contiene distintos tipos de
objetos: Módulos, definiciones de tipos de datos, elementos de representación
(visualización), recursos y bibliotecas.
Cada POU se compone de una parte declaratoria y una parte de código. La Parte de
código está escrita en uno de los idiomas de programación IEC: IL, ST, SFC, FBD,
LD O CFC.
El primer módulo que se crea en un nuevo proyecto se denomina PLC_PRG. Ahí
empieza la ejecución (corresponde a la función principal en un programa C), y desde
aquí se pueden llamar otros módulos (programas, bloques de funciones y funciones).
Para crear un proyecto, en primer lugar hay que establecer la configuración del
sistema para su sistema de control.
Acto seguido hay que configurar el sistema de control comprobando si son correctas
las direcciones de entradas y salidas utilizadas en el proyecto.
Finalmente se pueden crear los módulos necesarios y programar en los idiomas
deseados.
30
ABB, Advant Controller 500 (AC500)Control Builder PS501,Presentacion Power Point,
Guarumales 16-12-2008.
27
Tras finalizar la programación se puede compilar el proyecto y eliminar posibles
errores.
Una vez eliminados todos los errores hay que activar la simulación, registrarse en el
sistema de control simulado y cargar el proyecto. Se encontrará en modo online.
2.4.5 Las diferentes librerías
Un proyecto puede enlazar una serie de bibliotecas cuyos módulos, tipos de datos y
variables globales se puedan utilizar como autodefinidos. Las bibliotecas standard.lib
y util.lib están a disposición por norma.
La biblioteca 'standard.lib' está disponible de forma estándar. Contiene todas las
funciones y módulos de funciones que requiere la norma IEC61131-3 como módulos
estándar para un sistema de programación IEC. La diferencia entre una función
estándar y un operador es que el operador es implícitamente reconocido en el sistema
de programación, mientras que los módulos estándar hay que enlazarlos al proyecto
como bibliotecas (standard.lib).
Si un proyecto es compilado sin errores, se puede guardar como biblioteca mediante
el comando 'Guardar como...' en el menú 'Archivo'. El proyecto se mantiene igual, se
crea un archivo adicional con la extensión estándar ".lib", que a partir de ese
momento estará disponible, por ejemplo, como biblioteca estándar con el nombre que
se le haya dado.
Para poder utilizar los módulos de un proyecto en otro, se guarda el proyecto como
Biblioteca interna *.lib. Esta librería después puede ser insertada en otros proyectos
usando el administrador de librerías.
Si ha implementado módulos en otros idiomas de programación, por ejemplo C y los
quiere enlazar con otro proyecto mediante una biblioteca, seleccione el tipo de datos
Biblioteca externa *.lib al guardar el proyecto. Así se guardará un archivo adicional
al de biblioteca, que también llevará el nombre de archivo de la biblioteca, esta vez
con la extensión "*.h". Este archivo está construido como archivo de encabezamiento
C y contiene las declaraciones de todos los módulos, tipos de archivo y variables
globales disponibles de la biblioteca.
Mediante el comando „Insertar‟ „Otras bibliotecas‟ se puede enlazar otras bibliotecas
al proyecto. El comando abre la ventana de diálogo destinada a abrir un documento.
Si el directorio existente no contiene la biblioteca deseada, puede seleccionar otra en
el campo „Directorio de biblioteca‟, las cuales son definidas en "Proyecto / Opciones
/ Directorios / Bibliotecas, tras lo cual se indican los archivos de bibliotecas que allí
se encuentran (tipo "*.lib"). Se debe Seleccionar la(s) biblioteca(s) deseada(s) (se
pueden seleccionar varias) y confirme pulsando OK. La ventana de diálogo se cierra
y la biblioteca se incorpora al administrador de bibliotecas. Entonces se podrán
utilizar los objetos de la biblioteca como objetos autodefinidos.
Al abrir el proyecto se buscarán las bibliotecas inscritas en el administrador de
biblioteca de acuerdo a las entradas que en él consten. Por lo tanto, una biblioteca
28
que se ha introducido sin ruta se buscará en los directorios de biblioteca definidos en
las opciones de proyecto.
Si al abrir un proyecto no se encuentran bibliotecas, se le preguntará si hay que
cambiar el directorio configurado en opciones de proyecto. Si lo niega, aparece una
ventana de diálogo con información sobre la biblioteca que no se ha encontrado y las
entradas del administrador de bibliotecas se presentan en rojo. En este caso, si una
entrada en rojo está marcada, en el menú contextual tendrá a su disposición el
comando Buscar... A través de este comando accederá a la ventana de diálogo por la
que podrá abrir un archivo, de forma que, en caso que sea necesario, podrá cargar
directamente la biblioteca que falta.
También se puede borrar una biblioteca de un proyecto y su administrador de
bibliotecas mediante el comando „Edición‟ „Borrar‟
2.5 COMUNICACIÓN MODBUS EN AC500
El protocolo Modbus es utilizado en todo el mundo. El MODICON Modbus® RTU
está implementado en las CPUs AC500. [10] Modbus es un protocolo maestro-
esclavo. El maestro envía una petición al esclavo y recibe su respuesta.
En los PLCs AC500 en modo de operación Modbus Maestro, el tráfico de
telegramas con el esclavo (s) se realiza a través del Bloque de función MODMAST.
El bloque de función MODMAST envía telegramas de solicitud Modbus al esclavo a
través de la interfaz serie y recibe telegramas de respuesta Modbus del esclavo a
través de esta interfaz. [10] Para Modbus en TCP / IP se utiliza el bloque de función
ETH_MODMAST y para las interfaces seriales el bloque de función
COM_MODMAST (el bloque de función ETH_MODMAST está en la biblioteca
Ethernet_AC500_Vxx.lib y COM_MODMAST está en la biblioteca
Modbus_AC500_Vxx.lib). [10]
El bloque Modbus transferido por el maestro contiene la siguiente información: [10]
Dirección Modbus del esclavo interrogado (1 byte)
Código de función que define la solicitud del maestro (1 byte)
Dato a ser intercambiado (n bytes)
Código de control CRC16 (2 bytes)
En modo de funcionamiento Modbus esclavo, no se requiere el bloque de función
para la comunicación Modbus. El envío y recepción de telegramas Modbus se realiza
automáticamente.
2.5.1 Modbus RTU
Las razones por las cuales el uso de Modbus es superior a otros protocolos de
comunicaciones son: [12]
Es público, no requiere licencias.
Su implementación es relativamente fácil.
Es muy seguro.
29
El protocolo Modbus define dos principales modos de transmisión: [13]
Modbus RTU (Remote Terminal Unit). La comunicación entre dispositivos
se realiza por medio de datos binarios. Esta es la opción más usada del
protocolo.
Modbus ASCII (American Standard Code for Information Interchange). La
comunicación entre dispositivos se hace por medio de caracteres ASCII.
El formato RTU finaliza la trama con una suma de control de redundancia
cíclica (CRC), mientras que el formato ASCII utiliza una suma de control de
redundancia longitudinal (LRC).
Cada dispositivo de la red Modbus posee una dirección única. Cualquier dispositivo
puede enviar órdenes Modbus, aunque lo habitual es permitirlo sólo a un dispositivo
maestro. Cada comando Modbus contiene la dirección del dispositivo destinatario de
la orden. Todos los dispositivos reciben la trama pero sólo el destinatario la ejecuta
(salvo un modo especial denominado "Broadcast"). Cada uno de los mensajes
incluye información redundante que asegura su integridad en la recepción. Los
comandos básicos Modbus permiten controlar un dispositivo RTU para modificar el
valor de alguno de sus registros o bien solicitar el contenido de dichos registros.
En el modo RTU, cada palabra transmitida posee 1 start bit, ocho bits de datos, 2
stop bits, sin paridad. De este modo, la secuencia de bits para la transmisión de un
byte es la siguiente: [14]
Figura 24. Trama Modbus Rtu31
En el modo RTU, cada byte de datos es transmitido como una única palabra con su
valor directamente en hexadecimal.
La red Modbus-RTU utiliza el sistema maestro-esclavo para el intercambio de
mensajes. En ambos los telegramas (pregunta y respuesta), la estructura utilizada es
la misma: Dirección, Código de la Función, Datos y Checksum. Solo el contenido de
los datos posee tamaño variable. [14]
31
Modbus Organization, MODBUS over SERIAL LINE Specification and Implementation Guide, 20-
12-2006, http://www.modbus.org/docs/Modbus_over_serial_line_V1_02.pdf
30
Figura 25. Estructura de los mensajes Modbus Rtu32
El maestro inicia la comunicación enviando un byte con la dirección del esclavo para
el cual se destina el mensaje. Permite direccionar hasta 247 esclavos con las
direcciones de 1d a 247d (0x00 a 0xF7). [14] Al enviar la respuesta, el esclavo
también inicia el telegrama con el su propia dirección, posibilitando que el maestro
conozca cual esclavo está enviándole la respuesta.
El maestro también puede enviar un mensaje destinado a la dirección “0” (cero), lo
que significa que el mensaje es destinado a todos los esclavos de la red (broadcast).
En este caso, ninguno esclavo contestará al maestro.
El Campo Código de la Función contiene un único byte, donde el maestro especifica
el tipo de operación, [14] servicio o función solicitada al esclavo. Las funciones se
pueden clasificar en dos tipos:
De lectura / escritura en memoria: para consultar o modificar el estado de
los registros del mapa de memoria del esclavo
Ordenes de control del esclavo: para realizar alguna actuación sobre el
esclavo
El código de función puede tomar cualquier valor comprendido entre el 0 y el 127 (
el bit de más peso se reserva para indicar error ). Cada código se corresponde con
una determinada operación. Algunos de estos códigos se consideran estándar y son
aceptados e interpretados por igual por todos los dispositivos que dicen ser
compatibles con Modbus, mientras que otros códigos son implementaciones propias
de cada fabricante. Es decir que algunos fabricantes realizan implementaciones
propias de estos códigos “no estándar”.
Es también mediante el código de función que el esclavo confirma si la operación se
ha ejecutado correctamente o no. Si ha ido bien responde con el mismo código de
operación que se le ha enviado, mientras que si se ha producido algún error, responde
también con el mismo código de operación pero con su bit de más peso a 1 ( 0x80 ) y
un byte en el campo de datos indicando el código de error que ha tenido lugar.
Los Datos son de tamaño variable. El formato y el contenido de este campo
dependen de la función utilizada y de los valores transmitidos. Este campo contiene
la información necesaria para realizar la operación indicada en el código de
operación. Cada operación necesitará de unos parámetros u otros, por lo que el
32
WEG, Manual del Comunicación Modbus – RTU, 12-2012,
http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-srw01-manual-de-la-comunicacion-modbus-rtu-
10000521680-4.0x-manual-espanol.pdf
31
número de bytes de este campo variará según la operación a realizar. En el caso del
esclavo, este puede responder con tramas con o sin campo de datos dependiendo de
la operación. En los casos en que se produzca algún error es posible que el esclavo
responda con un byte extra para especificar el código de error.
La última parte del telegrama es el campo para el chequeo de errores de transmisión.
El método utilizado es el CRC-16 (Cycling Redundancy Check) codificado en 2
bytes (16 bits).
Estándar soportado EIA RS-232 / RS 485
Número de puntos de conexión
1 maestro
Max. 1 esclavo con interface RS 232 Max. 31 slaves con RS 485
Protocolo Modbus (maestro/esclavo)
Control de transmisión de datos CRC16
Velocidad de transmisión de datos Hasta 187500 baudios
Codificación 1 bit inicio 8 bits de datos
1 bit de paridad
1 o 2 bits de parada
Max. Largo del cable Para RS 485: 1200m a 19200 baudios
Tabla 4. Descripción de protocolo Modbus33
2.5.2 Cableado Modbus
La CPU AC500 vienen equipadas con dos interfaces seriales: COM1 y COM2.
Ambas interfaces seriales pueden trabajar como interfaces Modbus simultáneamente.
Figura 26. Puertos COM1 y COM2 integrados en CPUs AC500
La interfaz serial COM1 se conecta mediante un bloque de terminales desmontable
de 9 polos. Es configurable para RS-232 o RS-485 y puede utilizarse para: [14]
33
ABB, AC500 System Technology, Heidelberg, 08-2007, p. 171.
32
el acceso en línea (interfaz de programación RS-232 para PC/Control
Builder)
un protocolo libre (comunicación a través de los bloques de función
COM_SEND y COM_REC)
Modbus RTU, maestro y esclavo, o
un bus de sistema CS31 (RS-485), solamente como maestro
Figura 27.Interfaz serie COM1 PLC Ac50034
Si se utiliza el bus RS-485, todos los cables de bus interconectados (cada segmento
de bus) deben tener una terminación eléctrica. Es necesario lo siguiente: [16]
dos resistencias de 120 ohmios a ambos lados del cable (para evitar la
reflexión de señales)
también son necesarias, además, una resistencia pull-up en RxD/TxD-P y una
resistencia pull-down en RxD/TxD-N. Estas dos resistencias mantienen un
nivel alto definido en el bus cuando no hay intercambio de datos.
Es útil activar las resistencias tanto pull-up como pull-down, de las cuales solamente
es necesaria una en cada cable de bus (en el maestro de bus). Por esta razón, estas
dos resistencias ya están integradas en la interfaz COM1 de las bases de terminales
del AC500. Pueden activarse conectando los terminales 1-2 y 3-4 de COM1.
Figura 28. Resistencias (pull-up, pull-down) integradas en COM135
El esquema siguiente muestra un bus RS-485 con el maestro de bus en un extremo
del cable.
34
ABB, System Description AC500. Hardware, Heidelberg, 05-2006, p 39. 35
Idem., p 40.
33
Figura 29. Bus RS-485, puerto COM1, con el maestro en un extremo del cable36
Si el maestro está situado en el cable de bus, no necesita una resistencia de
terminación. Las resistencias pull-up y pull-down, sin embargo, deben activarse:
Figura 30.Bus RS-485, puerto COM1, con el maestro en el cable de bus37
La interfaz serie COM2 se conecta mediante un conector SUB-D de 9 polos. Es
configurable para RS-232 o RS-485 y puede utilizarse para: [16]
el acceso en línea (interfaz de programación RS-232 para PC/Control
Builder)
un protocolo libre (comunicación a través de los bloques de función
COM_SEND y COM_REC)
Modbus RTU, maestro y esclavo
36
ABB, System Description Hardware, Art Cit., p40. 37
Idem., p41.
34
Figura 31.Asignación de pines de la interfaz serie COM2 (D-SUB de 9 polos, hembra) 38
Si se utiliza el bus RS-485, todos los cables de bus interconectados (cada
segmento de bus) deben tener una terminación eléctrica. Es necesario lo
siguiente: [16]
dos resistencias de 120 ohmios a ambos lados del cable (para evitar la
reflexión de señales)
también son necesarias, además, una resistencia pull-up en RxD/TxD-P y una
resistencia pull-down en RxD/TxD-N. Estas dos resistencias mantienen un
nivel alto definido en el bus cuando no hay intercambio de datos.
La figura siguiente muestra un bus RS-485 con el maestro de bus en un extremo del
cable:
Figura 32. Bus RS485, puerto COM2, con maestro en el extremo del cable39
Si el maestro está situado en el cable de bus, no necesita una resistencia de
terminación. Las resistencias pull-up y pull-down, sin embargo, son necesarias:
38
ABB, System Description Hardware, Art Cit., p 46. 39
Idem.
35
Figura 33. Bus RS-485, puerto COM2, con el maestro en el cable de bus40
2.5.3 Configuración Modbus con PS501
La Configuración del PLC en Control Builder PS501 se encuentra como un objeto en
la pestaña „Recursos‟ (Resoruces) dentro del Organizador de Objetos (Object
Organizer).
La CPU AC500 está equipada con dos interfaces seriales COM1 y COM2 las cuales
pueden operar como RS232 y RS485. La operación RS485 de una interface
solamente es posible si el parámetro “RTS control” está ajustado a “telegram”.
El protocolo de las interfaces seriales puede ser cambiado haciendo clic derecho en la
interface COM1 o COM2 en el árbol de configuración y seleccionando el ítem del
menú contextual „Reemplazar módulo‟ (Replace element). El protocolo de la
interface está directamente configurado en la Configuración del PLC(Configuración
del mando, pestaña recursos).
Figura 34. Protocolo interfaces seriales COM1, COM241
Para el Protocolo Modbus la siguiente ventana es mostrada:
40
ABB, System Description AC500 System Technology, Heidelberg, 04-2006, p 47. 41
Idem, p 56.
36
Figura 35. Configuraciones COMx - Modbus42
Las siguientes configuraciones son posibles:
Parámetro Valor por defecto Valor Significado
Enable login Disabled Disabled No hay comprobación en relación al telegrama de Inicio de
Control Builder
Enabled Los telegramas recibidos son comprobados en relación a la
secuencia lógica de Control Builder. Si la secuencia es detectada, la configuración del protocolo es cambiada a „Online
access‟
RTS control none None Sin control RTS
Telegram Control RTS para telegrama (RS 485)
Telegram ending
value
3 0...65535 Número de caracteres para tiempo de espera de caracteres
Handshake None None Sin control de flujo
RTS/CTS Hardware handshake
XON/XOFF Software handshake
Baudrate 19200 300 1200
4800 9600
14400 19200 38400 57600
115200 125000
187500
Largo del carácter en bits/s
Paryty Even None Sin paridad
Odd Paridad impar
Even Paridad par
Mark Bit de paridad:= TRUE
Space Bit de paridad:=FALSE
Data Bits 8 5,6,7,8 Número de bits de datos, de 5 a 8
Stop Bits 1 1,2 Número de bits de parada, 1 o 2
Operation Mode None None Ninguno
Master Maestro
Slave Esclavo
Address 0 0…255 Dirección para esclavo Modbus
Tabla 5. Configuración de parámetros COMx- Modbus43
2.5.4 Tablas Modbus
El área de banderas direccionables (addressable flag area %M area) en la AC500 se
divide en varios segmentos con un tamaño de 64 Kbyte por segmento. Un máximo de
8 segmentos pueden ser direccionados. La disponibilidad de los segmentos depende
de la CPU. [17] El tamaño del área % M se puede encontrar en los datos técnicos de
las CPUs.(ver anexo 2.) y en la configuración del sistema de destino.
42
ABB, System Description AC500 System Technology of the CPUS, 10-2005, p 57 43
Idem, p 35.
37
Segmento Operando Tamaño(dec)
acumulativo [kB]
Tamaño(hex)
acumulativo [kB]
0 %MB0.0…%MB0.65535 64 16#10000
1 %MB1.0…%MB1.65535 128 16#20000
2 %MB2.0…%MB2.65535 192 16#30000
3 %MB3.0…%MB3.65535 256 16#40000
4 %MB4.0…%MB4.65535 320 16#50000
5 %MB5.0…%MB5.65535 384 16#60000
6 %MB6.0…%MB6.65535 448 16#70000
7 %MB7.0…%MB7.65535 512 16#80000
Tabla 6. Segmentos en área de bandera direccionables44
El protocolo Modbus RTU está implementado en el AC500. Con la ayuda del
Protocolo Modbus, los segmentos 0 y 1 del área de banderas direccionables pueden
ser accedidos. [17]
Un rango de 128 Kbyte es permitido para el acceso vía modbus, el segmento 0 y 1
del área de banderas direccionables (área %M) puede ser accedida. Así el rango de
dirección completa 0000hex a FFFFhex está disponible para Modbus. [18]
La asignación de direcciones para palabra y doble palabra es hecha de acuerdo a la
siguiente tabla: [17]
Dirección Modbus Byte BYTE
Bit BOOL
Word WORD
Double Word DWORD HEX DEC
LINEA 0
0000 0 %MB0.0 %MX0.0.0…%MX0.0.7
%MW0.0
%MD0.0 %MB0.1 %MX0.1.0…%MX0.1.7
0001 1 %MB0.2 %MX0.2.0…%MX0.2.7
%MW0.1 %MB0.3 %MX0.3.0…%MX0.3.7
0002 2 %MB0.4 %MX0.4.0…%MX0.4.7
%MW0.2
%MD0.1 %MB0.5 %MX0.5.0…%MX0.5.7
0003 3 %MB0.6 %MX0.6.0…%MX0.6.7
%MW0.3 %MB0.7 %MX0.7.0…%MX0.7.7
…
7FFE 32766
%MB0.65532 %MX0.65532.0 … %MX0.65532.7
%MW0.32766
%MD0.16383
%MB0.65533 %MX0.65533.0…
%MX0.65533.7
7FFF 32767
%MB0.65534 %MX0.65534.0 … %MX0.65534.7
%MW0.32767
%MB0.65535 %MX0.65535.0 …
%MX0.65535.7
LINEA 1
8000 32768 %MB1.0 %MX1.0.0…%MX1.0.7
%MW1.0
%MD1.0 %MB1.1 %MX1.1.0…%MX1.1.7
8001 32769 %MB1.2 %MX1.2.0…%MX1.2.7
%MW1.1 %MB1.3 %MX1.3.0…%MX1.3.7
8002 32770 %MB1.4 %MX1.4.0…%MX1.4.7
%MW1.2
%MD1.1 %MB1.5 %MX1.5.0…%MX1.5.7
8003 32771 %MB1.6 %MX1.6.0…%MX1.6.7
%MW1.3 %MB1.7 %MX1.7.0…%MX1.7.7
…
FFFE 65534
%MB1.65532 %MX1.65532.0 …
%MX1.65532.7 %MW1.32766
%MD1.16383 %MB1.65533
%MX1.65533.0…
%MX1.65533.7
FFFF 65535 %MB1.65534 %MX1.65534.0 … %MW1.32767
44
ABB, System Description AC500 System Technology, Heidelberg, Art. Cit. p.20.
38
%MX1.65534.7
%MB1.65535 %MX1.65535.0 …
%MX1.65535.7
Tabla 7. Asignación de dirección para palabra y doble palabra45
La asignación de direcciones para acceso de bit, se hace de acuerdo a la siguiente
tabla: [17]
Dirección Modbus Byte
BYTE
Bit
BOOL
Word
WORD
Double Word
DWORD HEX DEC
LINEA 0
0000 0
%MB0.0
%MX0.0.0
%MW0.0
%MD0.0
0001 1 %MX0.0.1
0002 2 %MX0.0.2
0003 3 %MX0.0.3
0004 4 %MX0.0.4
0005 5 %MX0.0.5
0006 6 %MX0.0.6
0007 7 %MX0.0.7
0008 8
%MB0.1
%MX0.1.0
0009 9 %MX0.1.2
000A 10 %MX0.1.3
000B 11 %MX0.1.4
000C 12 %MX0.1.5
000D 13 %MX0.1.6
000E 14 %MX0.1.7
000F 15 %MX0.1.8
0010 16
%MB0.2
%MX0.2.0
%MW0.1
0011 17 %MX0.2.1
0012 18 %MX0.2.2
0013 19 %MX0.2.3
0014 20 %MX0.2.4
00145 21 %MX0.2.5
0016 22 %MX0.2.6
0017 23 %MX0.2.7
0018 24
%MB0.3
%MX0.3.0
0019 25 %MX0.3.1
001A 26 %MX0.3.2
001B 27 %MX0.3.3
001C 28 %MX0.3.4
001D 29 %MX0.3.5
001E 30 %MX0.3.6
001F 31 %MX0.3.7
0020 32
%MB0.4
%MX0.4.0
%MW0.23 %MD0.1 0021 33 %MX0.4.1
0022 34 %MX0.4.2
… … … … … …
0FFF 4095 %MB0.511 %MX0.511.7 %MW0.255 %MD0.127
1000 4096 %MB0.512 %MX0.512.0 %MW0.256 %MD0.128
… … … … … …
7FFF 32767 %MB0.4095 %MX0.4095.7 %MW0.2047 %MD0.1023
8000 32768 %MB0.4096 %MX0.4096.0 %MW0.2048 %MD0.1024
… … … … … …
FFFF 65535 %MB0.8191 %MX0.8191.7 %MW0.4095 %MD0.2047
Tabla 8.Asignación de dirección para acceso de bit46
2.5.5 Áreas
Las áreas Modbus están restringidas y van de acuerdo al tipo de CPU:
PM571: 4 kb
%MB0.0 … %MB0.4095 0000hex … 07FFhex
PM581: 128 KB
%MB0.0 … %MB0.65535 0000hex … FFFFhex
45
ABB, System Description AC500 System Technology of the CPUS, Art. Cit. p. 105. 46
Idem., p. 106.
39
PM582: 128 KB
%MB0.0 … %MB0.65535 0000hex … FFFFhex
PM590: 128 KB
%MB0.0 … %MB0.65535 0000hex … FFFFhex
PM591: 128 KB
%MB0.0 … %MB0.65535 0000hex … FFFFhex
Tabla 9. Áreas Modbus.
2.5.6 Transmisión Modbus
El protocolo serial Modbus es un protocolo Maestro/esclavo. Solo un maestro (a la
vez) está conectado al bus y uno o varios esclavos (247 máximo) están conectados al
mismo bus serial. Una comunicación Modbus siempre es iniciada por el Maestro.
Los esclavos nunca transmitirán datos sin recibir una petición desde el maestro.
El maestro emite una petición Modbus a los esclavos en dos modos: [19]
En modo Unicast, el maestro direcciona a un esclavo individualmente. Luego
de recibir y procesar la petición el esclavo responde un mensaje (una
respuesta) al master.
En este modo una transacción Modbus consiste de 2 mensajes: una petición
del maestro y una respuesta del esclavo. Para lo cual cada esclavo debe tener
una dirección única (de 1 a 247) de modo que pueda ser direccionado
independientemente.
Figura 36. . Modo Unicast47
En modo Broadcast (difusión), el maestro puede enviar una petición a todos
los esclavos. Ninguna respuesta es regresada a una petición Broadcast. Las
peticiones Broadcast son por lo tanto necesariamente comandos de escritura.
La dirección 0 está reservada para identificar un intercambio Broadcast.
47
Modbus Organization, , MODBUS over SERIAL LINE Specification and Implementation Guide,
Art. Cit., p7.
40
Figura 37. Modo Broadcast48
El espacio de direccionamiento Modbus comprende 256 direcciones diferentes.
0 Desde 1 a 247 Desde 248 a 255
Dirección
Broadcast Dirección individual Esclavo Reservado
Tabla 10. Reglas direccionamiento Modbus49
La dirección 0 se reserva como dirección de difusión (broadcast). Esta deber ser
reconocida por todos los esclavos. El Maestro no tiene dirección específica,
solamente los esclavos tienen una dirección, la cual debe ser única.
El protocolo Modbus define una sencilla Unidad de datos de Protocolo PDU
(Protocol Data Unit) independiente de las capas de comunicación. [19]
Figura 38. Unidad de datos de protocolo Modbus50
El mapeo de protocolo Modbus en un bus o red específico introduce algunos campos
adicionales en la Unidad de datos de Protocolo PDU. El cliente que inicia una
transacción Modbus construye el PDU Modbus, y agrega campos en orden para
construir el apropiado PDU de comunicación.
Figura 39.Trama Modbus sobre una línea Serial51
Campo de dirección. En una línea serial Modbus contiene la dirección del
esclavo.
48
Modbus Organization, , MODBUS over SERIAL LINE Specification and Implementation Guide,
Art. Cit., p 7. 49
Idem, P8. 50
Idem, P8. 51
Idem, p8.
41
Como se describió anteriormente las direcciones de nodos esclavos válidos
están en el rango de 0 – 247 decimal. Para los dispositivos esclavos
individuales son asignadas direcciones en el rango de 1 – 247. El maestro
direcciona un esclavo poniendo la dirección del esclavo en el campo de
dirección del mensaje. Curando el esclavo devuelve su respuesta, pone su
propia dirección en el campo de dirección de respuesta para dejarle saber al
maestro cual esclavo está respondiendo.
Código de función. Indica al servidor el tipo de acción a realizar. El Código
de función puede ser seguido por campo de datos que contiene parámetros de
petición y respuesta.
Comprobación de errores. (Error checking field) es una comprobación de
Redundancia, cálculo que es realizado en el contenido del mensaje. Dos
clases de métodos de cálculo son usados dependiendo del modo de
transmisión serial que está siendo usado (RTU o ASCII).
Los modos de transmisión serial definen los bits contenidos en los campo del
mensaje. Determina como la información es empaquetada en los campos del mensaje
y decodificada.
El modo de transmisión y los parámetros del puerto serial deben ser los mismos para
todos los dispositivos en una línea serial Modbus. [19]
Cuando dispositivos se comunican en una línea serial Modbus usando el modo
Unidad Terminal Remota RTU (Remote terminal Unit), cada byte de 8-bits en un
mensaje contiene dos caracteres hexadecimales de 4-bits. La principal ventaja de este
modo es que su mayor densidad de caracteres permite un mejor rendimiento que el
modo ASCII para la misma tasa de transmisión. Cada mensaje debe ser transmitido
en un flujo continuo de caracteres.
El formato (11 bits) para cada byte en modo RTU es: [19]
Sistema de codificación: binario de 8 bits
Bits por byte: 1 bit de inicio
8 bits de datos, el bit menos significante se
envía primero
1 bit para paridad
1 bit de parada
Cada carácter o byte es enviado en este orden (de izquierda a derecha):
Bit menos significante LSB…….Bit más significante MSB
42
Figura 40.Secuencia de bits en modo RTU52
Los dispositivos pueden aceptar la configuración par, impar o sin paridad. Si se
implementa sin paridad, un bit de parada adicional es transmitido para completar la
trama de caracteres.
Figura 41.Secuencia de bits en modo RTU (caso sin paridad)53
El tamaño máximo de una trama RTU Modbus es 256 bytes:
Figura 42. Trama mensaje RTU54
Un mensaje Modbus es colocado por el dispositivo de transmisión en una trama que
tiene un principio y final conocido. Esto permite a los dispositivos que reciben una
nueva trama comenzar en el inicio del mensaje y saber cuándo el mensaje está
completo.
En modo RTU, las tramas de mensaje están separadas por intervalos de silencio de al
menos 3,5 veces un carácter.
52
Modbus Organization, , MODBUS over SERIAL LINE Specification and Implementation Guide,
Art. Cit., p12. 53
Idem, p12. 54
Idem, p13.
43
Figura 43. Trama mensaje RTU55
La trama del mensaje entero debe ser transmitida como un flujo continuo de
caracteres. Si un intervalo de silencio de más de 1.5 veces un carácter ocurre entre
dos caracteres, la trama de mensaje se declara incompleta y debería ser descartada
por el receptor. [19]
Figura 44. Transmisión Modbus56
El bloque de función COM_MOD_MAST solo es necesario en el PLC- Maestro. El
maestro envía un requeriment (escritura o lectura de datos) al esclavo y recibe su
respuesta.
En el modo de transmisión ASCII (American Standard Code for Information
Interchange), cada byte de 8 bits es enviado como dos caracteres ASCII. Este modo
es menos eficiente que RTU ya que cada byte necesita dos caracteres.
El formato (10 bits) para cada byte en modo ASCII es:
Sistema de codificación: Hexadecimal, ASCII caracteres 0-9, A-F
Un carácter hexadecimal contiene 4 bits de dato
con cada carácter ASCII del mensaje.
55
Modbus Organization, , MODBUS over SERIAL LINE Specification and Implementation Guide,
Art. Cit., p13. 56
ABB, Advant Controller 500 Modbus RTU serial via COM1/ COM2, 06-04-2005, p18.
44
Bits por byte: 1 bit de inicio
7 bits de datos, el menos significativo se envía primero
1 bit de paridad
1 bit de parada
Cada carácter o byte es enviado in este orden (desde izquierda a derecha):
Bit menos significante LSB…….Bit más significante MSB
Figura 45. Secuencia de bits en modo ASCII57
Al igual que en modo RTU aquí en modo ASCII los dispositivos pueden aceptar la
configuración par, impar o sin paridad. Si se implementa sin paridad, un bit de
parada adicional es transmitido para completar la trama de caracteres.
Figura 46. Secuencia de bits en modo ASCII (caso sin paridad)58
Un mensaje Modbus es colocado por el dispositivo de transmisión en una trama que
tiene un principio y final conocido. Esto permite a los dispositivos que reciben una
nueva trama comenzar en el inicio del mensaje y saber cuándo el mensaje está
completo.
El campo dirección de una trama de mensaje contiene 2 caracteres.
En modo ASCII, un mensaje está delimitado por caracteres específicos como Inicio y
final de trama. Un mensaje debe comenzar con un carácter de dos puntos (:) carácter
(ASCII 3A hex), y finalizar con un „retorno de carro – avance de línea‟ (ASCII 0D y
0A hex). [19]
Los caracteres permitidos de transmisión para los otros campos son hexadecimales 0-
9, A – F (código ASCII). Los dispositivos monitorean el bus constantemente por el
carácter dos puntos (:). Cuando se recibe este carácter, cada dispositivo decodifica el
siguiente carácter hasta que se detecta el fin de trama.
57
Modbus Organization, MODBUS over SERIAL LINE Specification and Implementation Guide,
Art. Cit, p16. 58
Idem, p16.
45
Figura 47. Trama mensaje ASCII59
2.5.7 Bloque de función Modbus
La librería Modbus_AC500_V10.LIB contiene el bloque de función
COM_MOD_MAST que sirve para el procesamiento de telegramas Modbus
maestro.
Figura 48. Procesamiento de telegramas Modbus maestro60
El bloque COM_MOD_MAST realiza la función Modbus maestro para las interfaces
Modbus (COM1, COM2) especificadas en la entrada COM. Para cada interfaz, se
debe utilizar un bloque COM_MOD_MAST separado. Antes de la utilización de
COM_MOD_MAST para una interfaz, la interfaz en particular tiene que ser
configurada a través de la configuración del controlador del Control Builder (PS501).
[20]
Con cada transición de Falso > Verdadero a la entrada EN, el bloque de función
COM_MOD_MAST lee los valores en las entradas, genera un telegrama acorde a las
entradas y envía este telegrama al esclavo. El bloque COM_MOD_MAST tiene los
siguientes parámetros: [20]
EN Entrada BOOL Habilitación del procedo del bloque
COM Entrada BYTE Identificador de interfaz (COM1, COM2)
SLAVE Entrada BYTE Dirección de esclavo
FCT Entrada BYTE Código de función
TIMEOUT Entrada WORD Timeout del telegrama en ms
ADDR Entrada WORD Dirección del operando/registro en el esclavo
NB Entrada WORD Número de datos
DATA Entrada DWORD Dirección de la primera área del operando en el maestro,
del cual los datos son enviados al esclavo.
DONE Salida BOOL Mensaje listo
ERR Salida BOOL Mensaje de error del bloque
ERNO Salida WORD Número de error.
Tabla 11. Parámetros bloque COM_MOD_MAST61
EN BOOL (enable). Si una transición de FALSO > VERDADERO es
aplicada a la entrada EN, el resto de entradas son leídas, Si los valores de
59
Modbus Organization, MODBUS over SERIAL LINE Specification and Implementation Guide,
Art. Cit, p17. 60
ABB, Software Description AC500 Function Block Libraries, Heidelberg, 01-2007, p 127. 61
Idem
46
entrada son válidos, un telegrama de solicitud es enviado al esclavo. Si al
menos una entrada no es válida, no se genera un telegrama y se muestra el
error en las salidas ERR y ERNO.
COM BYTE (com). En la entrada COM, el número de interfaz Modbus es
especificado.
COM=1: COM1
COM=2: COM2
SLAVE BYTE (slave). En esta entrada va la dirección del esclavo al cual se
especifica que el telegrama será enviado.
FCT BYTE (function code). El código de función del telegrama de solicitud
es especificado en la entrada FCT
01 o 02 Leer n bits
03 o 04 Leer n palabras
05 Escribir un bit
06 Escribir una palabra
07 Leer 8 bits
15 Escribir n bits
16 Escribir n palabras
Tabla 12. FCT Código de función62
Las siguientes restricciones se aplican a la longitud:
FCT Nb max
01 o 02 2000 bits
03 o 04 125 words / 62 double words
05 1 bit
06 1 word
07 8 bits
15 1968 bis
16 123 words / 61 double words
Tabla 13. Restricciones a la longitud de FCT63
TIMEOUT WORD (timeout). El tiempo de espera del telegrama en
milisegundos (ms) se especifica en esta entrada. Si no se recibe ninguna
respuesta dentro del intervalo de tiempo especificado en el tiempo de espera,
el proceso se abandona y se saca un identificador de error.
ADDR WORD (address). La dirección del operando / registro en el esclavo
de la que los datos deben ser leídos o escritos se especifica en la entrada
ADDR.
NB WORD (number). En la entrada NB el número de datos a ser escrito o
leído es especificado.
62
ABB, Software Description AC500 Function Block Libraries, Heidelberg, 01-2007, p128. 63
Idem., p129.
47
DATA DWORD (data). En la entrada DATA, se especifica la dirección del
primer operando en el maestro, de la que los datos son copiados / escritos al
esclavo o al que se deben almacenar los datos leídos por el esclavo.
DONE BOOL (done). La salida done indica el estado del proceso de los
trabajos. Después de completar o abortar el procesamiento (debido a un
error), DONE se establece en TRUE durante un ciclo.
ERR BOOL (error). La salida ERR indica si se ha producido un error durante
el proceso del bloque. Si DONE = TRUE u ERR = TRUE, un error ha
ocurrido. En este caso el número de error puede ser leído en la salida ERNO.
ERNO WORD (error number). La salida ERNO proporciona un identificador
de error si un valor inválido se aplicó a una entrada o si un error ocurrió
durante el procesamiento. El valor de la salida en ERNO solamente es válido
si DONE es TRUE y ERR es TRUE.
2.5.8 Códigos de función Modbus
Hay tres categorías de códigos de Funciones Modbus. Ellos son: [11]
Códigos de función Públicos:
o Son códigos de función bien definidos.
o Se garantiza que son únicos.
o Validados por la comunidad MODBUS.org.
o Documentado públicamente.
o Tienen disponible la prueba de conformidad.
Códigos de función definidos por el usuario:
o Hay 2 rangos de códigos definidos por el usuario, desde la dirección
65 a 72 y 100 a 110 decimal
o El usuario puede seleccionar e implementar un código de función que
no sea compatible con la especificación.
o No hay garantía de que el uso del código de función seleccionado será
único.
o Si el usuario quiere volver a posicionar la funcionalidad como un
código de función pública, debe iniciar un RFC para introducir el
cambio en la categoría de público y tener un nuevo código de función
público asignado.
o Organización Modbus, se reserva expresamente el derecho a
desarrollar el RFC propuesto.
Códigos de función reservados:
o Códigos de función utilizados actualmente por algunas empresas de
productos y que no están disponibles para el uso público.
48
Figura 49. Categorías de Código de función Modbus.64
Las CPUs AC500 procesan solamente los siguientes códigos de función Modbus:
Código de Función Descripción
DEC HEX
01 o 02 01 o 02 Leer n bits
03 o 04 03 o 04 Leer n palabras
05 05 Escribir un bit
06 06 Escribir una palabra
07 07 Lectura rápida del byte
de estado del CPU
15 0F Escribir n bits
16 10 Escribir n palabras
Tabla 14. Código de Función CPUs AC50065
64
Modbus Organization, Modbus Application Protocol Specification, 26-04-2012,
http://www.modbus.org/specs.php, p10. 65
Idem., p11.
49
Capítulo 3: REVISIÓN DE NORMAS Y ESTANDARES
3.1 IEC 61131 AUTOMATAS PROGRAMABLES
IEC 61131 es un conjunto de normas publicados por la Comisión Electrotécnica
Internacional con el objetivo de estandarizar los autómatas programables.
La norma se divide en 8 documentos independientes, de los cuales el 4 y el 8 aún no
tienen rango de norma, sino de informe técnico. A continuación se indican los
nombres, así como la versión y fecha de la última edición: [21]
Parte 1: Información general. Ed. 2.0 (2003).
Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equipos. Ed. 3.0 (2007).
Parte 3: Lenguajes de programación. Ed. 2.0 (2013).
Parte 4: Guías de usuario. Ed. 2.0 (2004).
Parte 5: Comunicaciones. Ed. 1.0 (2000).
Parte 6: Seguridad funcional. Ed. 1.0 (2012).
Parte 7: Programación de control borroso (fuzzy). Ed. 1.0 (2000).
Parte 8: Directrices para la aplicación e implementación de lenguajes de
programación. Ed. 2.0 (2003).
3.2 IEC 60870 TELECONTROL, EQUIPOS Y SISTEMAS
La norma IEC 60870 fue desarrollada por el Comité Técnico IEC 57 para definir
estándares de comunicación para la electrónica con otros dispositivos como
termostatos programables, con las redes eléctricas inteligentes o dispositivos de
automatización de fabricación a los controladores centrales. [22] Es decir definen los
sistemas usados para telecontrol (control de supervisión y adquisición de datos).
El estándar 60870 tiene seis partes, definiendo información general relativa al
estándar, condiciones operativas, interfaces eléctricas, requerimientos de
performance, y protocolos de transmisión de datos: [23]
IEC 60870-1 da las consideraciones generales para la comunicación
electrónica a través de redes.
IEC 60870-2 define las condiciones operativas previstas.
IEC 60870-3 da las características eléctricas de las comunicaciones de
red.
IEC 60870-4 enumera los requisitos de rendimiento para las
comunicaciones electrónicas a través de las redes.
50
IEC 60870-5 da los formatos de transmisión de datos entre dispositivos
electrónicos tales como sensores y dispositivos programables; esto se
llama un perfil de comunicación.
IEC 60870- 6 proporciona los protocolos de telecontrol compatibles con
la Organización Internacional de Normalización (ISO).
3.3 IEC 751 RTDs DE PLATINO
Las Resistencias Detectoras de Temperatura, son sensores usados para medir la
temperatura correlacionando la resistencia del elemento RTD con la temperatura. La
mayoría de elementos RTD consisten de un cable fino enroscado alrededor de un
núcleo de vidrio o cerámica. El elemento usualmente es frágil, así que
frecuentemente es colocado dentro de una sonda cubierta para protegerla. El RTD
está hecho de un material puro, típicamente platino, níquel o cobre. El material tiene
un cambio predecible en la resistencia dependiendo de los cambios de temperatura y
es este cambio predecible es el que se utiliza para determinar la temperatura. [24]
El estándar internacional más usado para RTD es el IEC 751, Otros estándares
internacionales como el BS1904 y el DIN 43760 también cumplen con este estándar.
El IEC751 está basado en RTDs de platino con una resistencia de 100ohm. A 0°c y
un parámetro de 0.00386. Dos clases de performance están definidos en el IEC751:
Clase A y Clase B, estas clases de performance, también conocidas como DIN A y
DIN B. [25]
Parámetro IEC 751 Clase A IEC 751 Clase A
Ro 100 0.06% 100 0.12%
Alpha, 0.00385 0.000063 0.00385 0.000063
Rango -200 °C a 650 °C -200 °C a 850 °C
Tolerancia de temperatura (0.15 + 0.002°|T|)°C (0.3 + 0.005°|T|)°C
Tabla 15. Propiedades de clase RTD IEC75166
3.4 ISA-18 PROGRAMACIÓN DE ALARMAS
ISA-18-1-1979 Secuencias de Anunciador y Especificaciones. Este estándar está
principalmente para uso con anunciadores eléctricos que llaman la atención en
condiciones anormales de procesamiento mediante el uso de displays individuales
iluminados y dispositivos audibles. Los anunciadores pueden ir en un rango desde un
simple gabinete anunciador, hasta sistemas anunciadores complejos con muchos
gabinetes de lámparas y gabinetes lógicos remotos. Las designaciones de secuencia
que se proveen pueden usarse para describir las secuencias básicas de anunciador así
como también para muchas variaciones de secuencias. [26]
ISA-18.2.2009. Gestión de Sistemas de Alarmas en Industrias de Procesos. Este
estándar provee requisitos y recomendaciones para las actividades del ciclo de vida
de la gestión de alarmas. Las etapas del ciclo de vida incluyen filosofía,
66
IBRAHIM, Dogan, Microcontroller-based Temperature Monitoring and Control, Editorial Newnes,
2002
51
identificación, racionalización, diseño de detalles, implementación, operación,
mantenimiento, monitoreo y valoración, gestión del cambio y auditoría. [26]
ISA-TR18.2.4-2012 Métodos Mejorados y Avanzados de Alarmas. Este reporte
técnico provee dirección sobre los métodos mejorados y avanzados de alarmas y se
enfoca en el alcance de la cláusula 12 del estándar ISA-18.2. El diseño mejorado de
alarmas cubre dirección en lógica adicional, programación o modelado usado para
modificar el comportamiento de las alarmas. Estos métodos pueden incluir: alarmas
dinámicas, alarmas basadas en el estado, alarmas adaptivas, alarmas basadas en
lógica, y alarmas predictivas, así como la mayoría de métodos de supresión
diseñados. [26]
ISA-TR18.2.5-2012 Monitoreo, Valoración y Auditoría de sistemas de alarmas. Este
reporte técnico provee dirección sobre monitoreo, valoración y auditoría de alarmas.
El TR5 se concentra en el alcance de las cláusulas 16 y 18 del l estándar ANSI/ISA-
18-02-2009.El Monitoreo, valoración y auditoría cubren el monitoreo continuo,
valoración periódica del performance, y una auditoría recurrente del sistema de
alarmas. [26]
ISA-TR18.2.6-2012. Sistemas de Alarma para Procesos por lote y procesos
Discretos. Este Reporte Técnico cubre la aplicación de los principios de gestión de
alarmas especificados en el estándar ISA-18-2 para procesos por lote y procesos
discretos. Los principios generales y técnicas están destinados a su uso en la Gestión
del ciclo de vida de un sistema de alarmas basado en un controlador electrónico
Programable y tecnología de tipo HMI (Human Machine Interface) basada en
computador. [26]
3.5 ISA 5.1 PARA LA ELABORACIÓN DEL DIAGRAMA P&ID
(DIAGRAMA DE INSTRUMENTACIÓN DE PROCESO)
La Norma 5.1 de la ISA (Instrument Society of America) es una de las más generales
y con mayor aplicación, y trata sobre la simbología e identificación de la
instrumentación industrial.
El propósito de esta norma es establecer un medio uniforme de designación de los
instrumentos y/o de los sistemas de la instrumentación usados para la medición y
control. Con este fin, el sistema de designación incluye los símbolos y presenta un
código de identificación. [27]
El estándar es recomendable emplearlo cada vez que se requiera cualquier referencia
para un instrumento o para una función de control de un sistema con los propósitos
de identificación y simbolización: [27]
• Esquemas diseño
• Ejemplos para enseñanza
• Fichas técnicas, literatura y discusiones
52
• Diagramas en sistemas de instrumentación, diagramas lógicos,
diagramas de lazos en procesos
• Descripciones funcionales
• Diagramas de flujo en: procesos, sistemas, elementos mecánicos,
tuberías de procesos e instrumentación
• Dibujos de construcción
• Especificaciones, órdenes de compra, manifiestos y otros listados
• Identificación (etiquetado o marcas) de instrumentos y funciones de
control
• Instrucciones de manutención, operación, instalación, dibujos e
informes
El estándar pretende dar la suficiente información, que habilite a cualquiera para
revisar documento de representación, de medición y control de procesos. Para que
entienda el significado y el control del proceso. [27]
La simbología y las identificaciones entregadas en este estándar son aplicables a toda
clase de mediciones en instrumentación para control de procesos. Estas se pueden
emplear no solo para describir instrumentos discretos y sus funciones sino que
también funciones de sistemas análogos, donde aparecen términos como “display
compartido”, “control compartido”, “control distribuido”, “control computarizado”.
La estandarización entrega la clave defunciones, para la identificación y simbología
de un instrumento.
Los detalles técnicos adicionales para instrumentos se describen mejor en una hoja
de especificaciones (Data Sheet) u otro documento dado para tales efectos.
El estándar cubre la identificación de todo instrumento o las funciones asociadas con
los lazos de control.
El usuario está libre de aplicar identificación adicional ya sea por: Número de serie,
Número de Unidad, Número de Área, Número de Planta u otros medios.
La norma ISA-S5.1 clasifica los instrumentos según los siguientes parámetros:
Según su función: [27]
Instrumentos ciegos: Son aquellos que no tienen indicación visible de la
variable; por ejemplo, instrumentos de alarma, tales como presostatos y
termostatos; transmisores de caudal, presión, nivel y temperatura sin
indicación.
Instrumentos indicadores: Disponen de un índice y de una escala graduada en
la que puede leerse el valor de la variable. Según la amplitud de la escala se
dividen en indicadores concéntricos y excéntricos.
Instrumentos registradores : Registran con trazo continuo o a puntos la
variable y pueden ser circulares o de grafico rectangular o alargado, según sea
la forma del gráfico
53
Según la variable que mide: [27]
Esta clasificación corresponde específicamente al tipo de las señales medidas
siendo independiente del sistema empleado en la conversión de la señal de
proceso. Estos instrumentos se dividen en: instrumentos de caudal, nivel,
presión, temperatura, densidad y peso específico, humedad y punto de roció,
viscosidad, posición, velocidad, pH, conductividad, frecuencia, fuerza,
turbidez, etc.
La identificación funcional de un instrumento o su equivalente funcional consiste de
letras tomadas de la tabla, que incluye una primera letra (designando la medición o
variable inicial) y una o más letras sucesivas (designan las funciones ejecutadas).
Tabla 16. Identificación funcional de Instrumentos67
67
Lopez Jose, NORMAS ANSI / ISA S 5.1, 2003, http://www.monografias.com/trabajos-
pdf4/normas-isa-5-1-controles-automaticos/normas-isa-5-1-controles-automaticos.pdf
54
Capítulo 4: REGISTRADOR DE TEMPERATURAS DE
LAS UNIDADES DE GENERACIÓN DE LA CENTRAL
PAUTE MOLINO
4.1 INTRODUCCION
La central hidroeléctrica Paute Molino con capacidad de generación de 1100 MW
actualmente es la más grande dentro del Sistema Nacional Interconectado del
Ecuador, dispone de 10 Unidades de Generación, estando dividida en dos Fases, la
Fase AB: Generadores del 1 al 5 (operando desde 1983) y la fase C del 6 al 10
(operando desde 1991).
Todas las 10 Unidades de generación poseen desde su diseño original dispositivos, o
sistemas que permiten el monitoreo de Temperatura de sus distintas partes como son:
Transformador Principal.
Cojinetes (Superior, Inferior, Turbina).
Radiadores del Generador.
Regulador oleodinámico de Velocidad.
Transformadores de Excitación.
Sistema de Agua de Enfriamiento (SAE).
Temperatura rotor.
En las Unidades de Fase AB y Fase C el monitoreo de temperatura se lo realiza
principalmente mediante el uso de sensores de temperatura RTDs (PT100). Para las
alarmas de Unidad los sensores primarios (PT100) están conectados a termómetros
con contactos a su vez conectados a relés auxiliares, los contactos de estos relés
auxiliares se conectan al sistema de alarmas de unidad, relés de bloqueo y protección
de las Unidades.
En las Unidades de Fase C, anteriormente se disponía de un Registrador de
Temperaturas, marca Tracor Westronic, tipo DDR10, el cual constaba de: un display
indicador de temperatura con alarmas configurables, una impresora, relés de salida
para su conexión al sistema de alarmas de Unidad y relés de bloqueo.
55
Figura 50. Registrador de temperaturas original en Unidades Fase C68
En este tablero Registrador de Temperaturas se podían visualizar localmente las
temperaturas de los distintos puntos medidos, siendo configurables alarmas. Este
tablero también disponía de salida para alarma en el Sistema de alarmas de la
Unidad, para señalización local y en el CAS (estación central de alarmas) y así
notificar anomalías en las temperaturas.
En Junio del 2008 CELEC EP Hidropaute realiza la implementación del Centro de
Control de Generación (CCG) con su sistema SCADA XA21 (General Electric) en la
central hidroeléctrica Paute Molino, no se realiza ninguna modificación sobre los
sistemas de adquisición y monitoreo de temperaturas de las Unidades de
Generación, pero si son adquiridas por el SCADA alarmas de Unidad incluidas las
alarmas correspondiente a temperaturas de distintas partes de las unidades,
provenientes en su mayoría de contactos secos de relés auxiliares.
Posteriormente en el año 2012 se realiza la instalación del nuevo Sistema de
adquisición y de monitoreo de temperaturas de las unidades de generación de la
Central Paute Molino, dicho sistema es implementado por personal contratado por la
Empresa y está constituido por un PLC ABB AC500 con su fuente, módulos de E/S
y accesorios necesarios. Se instalan nuevos sensores en todos los sistemas a
monitorear, dichas señales son procesadas por el PLC y enviados mediante protocolo
Modbus RTU hacia la Unidad Terminal Remota (RTU) del SCADA, para su
procesamiento y visualización en el Sistema SCADA.
68
Westronics Repairs, Printable Repair Form, 2015-02-22,http://www.westronics-repair.com/index.php
56
Figura 51. Despliegue de temperaturas Unidad 01 en XA21
El nuevo Sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas no dispone de
ninguna interconexión hacia el Panel de alarmas de los tableros de Control de la
Unidades.
Unidad de Generación
Sistemas
Auxiliares
RTU Unidad
terminal
Remota
SCADA
Sistema de
adquisición monitoreo
de temperaturas
(PLC ABB AC-500)
Sensores de
temperatura
RS-232 (Modbus RTU)
Figura 52. Sistema de adquisición y monitoreo de temperatura Unidades de Generación Paute Molino
El Sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas en las Unidades de la Fase
AB (U1-U5) está instalado en la parte posterior del Tablero PIT, junto al Tablero de
control de unidad (UCB) en el nivel 1327 msnm de Casa de máquinas Central Paute
molino.
57
Figura 53. Sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas en Unidades Fase AB
En la Fase C el Sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas fue instalado en
primera instancia en el propio tablero del anterior Sistema Registrador de
temperaturas, pero cuando se instaló en la Central un nuevo Sistema Registrador de
Vibraciones todo este tablero fue reemplazado, por lo que actualmente se encuentra
ubicado al interior del Tablero del Registrador de Vibraciones nivel 1327 msnm.
Figura 54. Sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas en Unidades Fase C
4.2 CONCEPTOS BÁSICOS
La ciencia del control y medición automatizados se conoce como Instrumentación
Industrial. [21]
El primer paso en la automatización es la medición, puede tomar las siguientes
formas en la industria: [21]
Presión de fluido
Caudal de fluido
Temperatura de un objeto
Volumen de un fluido almacenado
58
Concentración química
Posición, movimiento y aceleración de una máquina
Dimensiones físicas de un objeto
Voltaje, corriente y resistencia
Luego se transmite la medición deseada en una señal que la representa hacia un
dispositivo indicador o hacia un computador, en donde una acción humana o
automatizada tendrá lugar, enviando una señal hacia un elemento final de control, el
cual ejerce influencia sobre la magnitud que se está midiendo. Normalmente el
dispositivo de control final toma las siguientes formas:
Válvula de control
Motor eléctrico
Calentador eléctrico
Hay muchas formas en que se puede medir temperatura, desde un termómetro de
mercurio hasta sistemas sofisticados de sensores ópticos infrarrojos: [21]
Sensores de temperatura bimetálicos.
Sensores de temperatura de bulbo cerrado.
Detectores de temperatura Resistivos.
Los detectores resistivos son una de las clases más sensibles de sensores de
temperatura, se basan en el cambio de la resistencia eléctrica ante variaciones de
temperatura.
Dentro de este tipo de sensores tenemos:
Termistores, son dispositivo hechos de óxido de metal cuya resistencia
aumenta con un incremento de temperatura (coeficiente positivo) o disminuye
con un incremento de temperatura (coeficiente negativo)
RTDs, son dispositivos hechos de metal puro (normalmente platino o cobre)
los cuales siempre aumentan su resistencia con el incremento de temperatura.
La mayor diferencia entre termistores y RTDs es la linealidad: los termistores son
muy sensibles y no lineales, mientras que los RTDs son poco sensibles pero muy
lineales
Los detectores de temperatura resistivos (RTDs) relacionan la variación de
resistencia con la temperatura según la siguiente fórmula:
𝑅𝑇 = 𝑅𝑟𝑒𝑓[1 + 𝛼(𝑇 − 𝑇𝑟𝑒𝑓)]
Ecuación 1 . Variación de la resistencia con la temperatura.69
Donde,
RT = Resistencia de RTD a una temperatura dada T (ohms)
Rref = Resistencia de RTD en la temperatura de referencia Tref (ohms)
69
ESPINOSA, Alexander, Instrumentación Industrial, 4ta Ed., 2012, p. 179.
59
= Coeficiente de Temperatura de Resistencia (ohms por ohm / grado)
Tenemos a continuación algunos valores típicos de a para metales comunes:
Níquel = 0.00672 /°C
Tungsteno = 0.0045 /°C
Plata = 0.0041 /°C
Oro = 0.0040 /°C
Platino 0.00392 /°C
Cobre = 0.0038 /°C
Platino es el metal con el que se hacen los cables de los RTDs, tiene un común de
0.003902. La resistencia de referencia de 100 es una muy común (Rref a 0°C) al
igual que la de 1000 . Sin embargo algunos RTDs industriales tienen una
resistencia de referencia de hasta 10.
La conexión más comúnmente usada para la conexión de RTDs es el Circuitos de
tres cables.
Figura 55. Conexión RTD de tres cables70
En un circuito RTD de tres cables, el voltímetro A mide la caída de voltaje a través
de la RTD (más la caída de voltaje a través del cable transportador del corriente de
abajo). El voltímetro B mide solamente el voltaje que cae a través del cable
transportador de corriente superior. Asumiendo que ambos cables tengan casi la
misma resistencia, se puede obtener la caída de voltaje a través de la RTD:
𝑉𝑅𝑇𝐷 = 𝑉𝑚𝑢𝑙𝑡𝑖 𝐴 − 𝑉𝑚𝑢𝑙𝑡𝑖 𝐵
Ecuación 2. Voltaje en RTD de tres cables71
La corriente de instrumentación de 4 a 20 mA es la forma más popular para
transmitir señales en instrumentación industrial. Esta corriente es usada
proporcionalmente para representar señales de medidas o salidas de sistemas de
control.
70
ESPINOSA, Alexander, Art.Cit. p. 184. 71
Idem.
60
El Valor de 4 miliamperios de corriente representa 0% de medida, y un valor de 20
miliamperios representa un 100% de la medida, cualquier otro valor entre 4 y 20
miliamperios representa un porcentaje entre 0% y 100 %. [22]
4.3 SISTEMAS DE MEDICIÓN.
Los Sistemas de adquisición y monitoreo de temperatura de las Unidades de
Generación de la Central Paute Molino, controlados por el PLC ABB AC500
realizan la medición de temperaturas de las distintas partes constitutivas de las
máquinas, adquiriendo principalmente los siguientes tipos de señales:
UNIDADES DE GENERACIÓN FASE AB:
Detectores de temperatura RTDs PT100, -50…+400°C Ubicación Cant.
Estator 6
Cojinete de empuje 2
Cojinete Guía Superior 1
Cojinete Guía inferior 1
Cojinete Guía Turbina 1
Tabla 17. Detectores de temperatura Unidades Fase AB, RTD PT-100
Detectores de temperatura RTDs PT100, salida 4-20mA.
Ubicación Cant.
Cojinete de empuje 1
Cojinete Guía Superior 1
Cojinete Guía Inferior 1
Aceite Cojinete guía
Turbina
1
Aceite Cuba del
Gobernador
1
Entrada Sistema Agua
enfriamiento SAE
1
Salida SAE de radiadores 1
Aceite cojinete guía turbina 1
Aceite cojinete combinado 1
Aceite cojinete guía inferior 1
salida SAE cojinete guía
inferior
1
salida SAE cojinete guía
turbina
1
Salida SAE regulador
Recintos Transformador de
Excitación, FA, FB, FC
3
Entrada Radiador 1-6 6
Salida Radiador 1-6 6
SAE Trafo entrada
intercambiadores 1-2
2
SAE Trafo salida
intercambiadores 1-2
2
Recinto transformador
Servicios Auxiliares
1
Tabla 18.Detectores de Temperatura en Unidades Fase AB, RTD PT100, 4 - 20 mA
UNIDADES DE GENERACION FASE C:
Detectores de temperatura RTDs PT100, -50°...+400°C Ubicación Cant.
Bobinado del estator P1-P9 9
Núcleo del estator P1 – P3 3
61
Aceite Transformador
Trifásico 134 MVA, Fase
A, B, C
3
Devanado Transformador
Trifásico 134 MVA
1
Metal Cojinete de empuje 5
Aceite cojinete de empuje 1
Metal Cojinete guía inferior 2
Aceite Cojinete guía
inferior
1
Metal Cojinete guía turbina 2
Aceite Cojinete guía turbina 1
Aire entrada radiador 1- 6 6
Aire salida radiador 1 - 6 6
Tabla 19.Detectores de temperatura Unidades Fase C, RTD, PT-100
Detectores de temperatura RTDs PT100, salida 4-20mA (instalados 2012)
Ubicación Cant.
Temperatura Rotor 1
Aceite cuba del gobernador 1
Entrada SAE 1
Salida SAE radiadores 1
Salida SAE cojinete
combinado
1
Salida SAE cojinete
inferior
1
Salida SAE cojinete guía
turbina
1
Salida SAE Regulador 1
Recinto Transformador
Trifásico 134 MVA fase A,
B, C
3
Salida SAE Transformador
trifásico 134 MVA,
intercambiador 1,2
2
Aceite entrada
Transformador Trifásico
134 MVA Intercambiador
1,2
2
Aceite salida Transformador trifásico 134 MVA Intercambiador 1,2
2
Recinto Transformador de
Auxiliares
1
Tabla 20.Detectores de Temperatura Unidades Fase C, RTD PT100, 4 - 20 mA
Las señales de temperaturas provenientes de los detectores primarios de temperatura
ingresan al módulo de entradas analógicas ABB AI523.
62
Figura 56. Módulo de entradas analógicas AI523
El ABB AI523 es un módulo de 16 entradas analógicas, que puede ser configurado
mediante software, soporta entradas de voltaje (0…10V, -10V…+10V, corriente
(0…20 mA, 4-20 mA), sensores de temperatura RTD (PT100, PT1000, Ni1000, a 2 y
3 hilos)
4.4 ANALISIS DE HARDWARE, CONEXIONES, VARIOS
El PLC AC500 del Sistema de adquisición y monitoreo de temperatura de
temperatura de las Unidades de Generación de la Central paute Molino (Fases AB y
C) está conformado por los siguientes elementos:
Fuente de alimentación CP-S 24/5.0
1 base de terminal de CPU TB511
1 CPU PM581
Módulos de entradas analógicas (5 para las Unidades de Fase AB, 7 para las
Unidades de Fase C) AI523
Unidades de terminales de E/S TU515
Módulo de entrada/salida digitales DX522
Unidad de terminales de E/S TU531
Fuente de alimentación CP-S 24/5.0
El suministro de energía para el Sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas
de las Unidades de Generación se lo realiza a través de la fuente de alimentación
ABB gama CP-S 24/5.0. Esta fuente tanto en la Fase AB como en la Fase C se
encuentra alimentada desde un breaker de los paneles de corriente continua de las
Unidades. PCC-U*
63
Figura 57. Fuente de alimentación ABB CP-S 24/5.072
La fuente ABB CP-S 24/5.0 es de montaje rápido, fácil sobre riel DIN. Poseen
también un voltaje de salida ajustable, indicación por led de la salida ok, y un
etiquetado claro de los terminales. [23]
Tensión de entrada 110–240 V AC
Rango de
tensión de
entrada
AC 85–264 V
DC 100–350 V
Frecuencia de entrada (AC) 47–63 Hz
Intensidad con carga nominal 2,2 – 1,2 A
Fusible interno de entrada 4A
Rango ajustable Fijo
Corriente de salida (TA<60°C) 5A
Rendimiento >88%
Limitación de corriente
cortocircuito
Aprox. 11A
Funcionamiento en paralelo Si, hasta 5
dispositivos
Protección carcaza/terminales IP20/IP20
Temperatura de funcionamiento -10…+70°C
Dimensiones (mm) 56.6 x 130 x 137
Peso (kg) Aprox. 0.96 kg
Tabla 21. Fuente de alimentación CP-S 24V/5A73
Base de terminal de CPU TB511
La base de terminal de CPU modelo TB511-ETH: con 1 ranura para CPU, una ranura
para comunicación (libre) y con interfaz de red Ethernet RJ-45, sirve para la
inserción del CPU del PLC AC500.
72
CSE Industrial Electrical Distributors, ABB CP-C 24/5.0 Power Supply,
http://www.csedistributors.com/acatalog/ABB-CP-C-24-5.0-Power-Supply-100-240-24VDC-24VDC-
5.0A-1SVR427024R0000.html 73
ABB, Fuentes de alimentación CP-E, CP-S y CP-C,
http://www08.abb.com/global/scot/scot209.nsf/veritydisplay/844171aad217d5bec125741d003ec3bd/$
file/1TXA114005B0701.pdf
64
Figura 58. Base Terminal para CPU TB511-ETH74
Tiene como componentes las siguientes partes:
Bus de E/S. Los datos de E/S y de diagnóstico se transmiten entre la
CPU del AC500 y los módulos de ampliación de E/S a través de este bus.
Pueden agregarse hasta 10 unidades de terminales de E/S a una base de
terminales. Las unidades de terminales de E/S tienen una entrada de bus
en el lado izquierdo y una salida de bus en el lado derecho.
Alimentación. La alimentación de 24 VCC está conectada a un bloque de
terminales desmontables de 5 polos. ZP y UP están duplicados. [14]
L+ +24VCC UP
L+ +24VCC UP
M 0V ZP
M 0V ZP
FE FE Tierra
Funcional
Tabla 22. Descripción pines de alimentación en base de terminales de CPU75
Interfaz serie COM1. Se conecta a un bloque de terminales desmontable
de 9 polos. Es configurables para RS-232 y RS-485, y puede utilizarse
para: [14]
El acceso en línea (interfaz de programación RS-232 para
PC/Control Builder.
Protocolo libre (comunicación a través de los bloques de función
COM_SEND y COM_REC).
Modbus RTU, maestro y esclavo.
Un bus de sistema CS31 (RS-485), solamente como maestro.
Interfaz serie COM2. Se conecta a un conector D-SUB de 9 polos,
configurable para RS-232 y RS-485, puede utilizarse para: [14]
74
ABB, TB511-ETH, http://www.abb.com/productdetails/ABB1SAP111100R0270 75
ABB, AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation V2.3.0, Art. Cit.
65
El acceso en línea (interfaz de programación RS-232 para
PC/control Builder.
Protocolo libre (comunicación a través de los bloques de función
COM_SEND y COM_REC).
Modbus RTU, maestro y esclavo.
Interfaz de red Ethernet. Consiste en la conexión con el módulo de
comunicaciones interno de las CPU PM57x-ETH, PM58x-ETH y
PM59x-ETH. Sus aplicaciones son: [14]
TCP/IP para PC/Control Builder (programación)
UDP (comunicación por medio de los bloques de función
ETH_UDP_SEND y ETH_UDP_REC
Modbus sobre TCP/IP (maestro y esclavo)
Tabla 23. Asignación de pines de la Interfaz Ethernet
76
CPU. PM581
El PLC AC550 del Sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas de las
Unidades de Generación de la Central Paute Molino usa el CPU PM581:
CPU Memoria de
programa
Tiempo de
ciclo para 1
instrucción
Interfaz de Red Otras
interfaces
Bases de
terminales
adecuadas Ethernet Arcnet
PM581 256 kB
Binario: mín. 0,05 µs
Palabra: mín. 0,06 µs
Punto flotante:
mín. 0,50 µs
-- -- Interfaz de serie
COM1
Interfaz de serie
COM2
Conector de
bus de campo
(FBP)
Interfaz del
módulo de
comunicaciones
Bus de E/S
TB5xx-ETH
Tabla 24. Resumen CPU PM58177
Módulos de entrada Analógicas AI523.
76
ABB, AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation V2.3.0, Art. Cit. 77
Idem.
66
Figura 59. Módulo de entrada Analógica ABB AI52378
El Sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas, adquiere principalmente las
temperaturas desde sensores de temperatura RTDs PT100 (configuración 3 hilos) y
RTDs PT100 con salida de corriente de instrumentación (4-20mA) a través del
módulo en E/S analógicas AI523.
El módulo AI523 tiene las siguientes características: [14]
16 entradas analógicas configurables, con la siguiente funcionalidad de los
canales:
AI523:
16 entradas
analógicas
configurables para:
0 – 10 V
-10V … +10V
0 … 20 mA
4 … 20 mA
Pt100, -50°C…+400°C (2 hilos)
Pt100, -50°C…+400°C (3 hilos) requiere 2 canales
Pt100, -50°C…+70°C (2 hilos)
Pt100, -50°C…+70°C (3 hilos) requiere 2 canales
Pt1000, -50°C…+400°C (2 hilos)
Pt1000, -50°C…+400°C (3 hilos) requiere 2 canales
Ni1000, -50°C…+150°C (2 hilos)
Ni1000, -50°C…+150°C (3 hilos) requiere 2 canales
0…10V con entradas diferenciales, necesita 2 canales
-10V…+10V con entradas diferenciales, necesita 2 canales
Señales digitales (entrada digital)
Tabla 25. Configuración entradas analógicas AI52379
Resolución de los canales analógicos:
- Voltaje -10V…+10V 12 bits con signo
- Voltaje 0…10V 12 bits
- Corriente 0…20mA, 4…20mA 12 bits
- Resolución 0.1 °C
- Visualización led 19 leds para señales y mensajes de error
- Suministro interno de energía A través de la interface de expansión de bus (I/0 Bus)
- Suministro externo de energía A través de los terminales ZP y UP (Voltaje de proceso 24 Vdc
Tabla 26. Resolución de los canales analógicos80
Los terminales de Voltaje de proceso corresponden a los terminales 1.8 a 4.8
y 1.9 a 4.9, están eléctricamente interconectados con las Unidades Terminales
78
ABB, AI523, http://www.abb.com/productdetails/ABB1SAP250300R0001 79
ABB, AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation V2.3.0, Art. Cit. 80
Idem.
67
y tienen siempre la misma asignación independientemente del módulo
insertado:
Terminales 1.8 a 4.8 Voltaje de proceso UP = +24 VDC
Terminales 1.9 a 4.9 Voltaje de proceso ZP = 0 V
Tabla 27. Terminales de Voltaje de Proceso en Unidades de terminales81
Asignación de los otros terminales: Terminal Señal Significado
1.0 a 1.7 I0- a I7- Polo negativo de las primeras 8 entradas analógicas
2.0 a 2.7 I0+ a I7+ Polo positivo de las primeras 8 entradas analógicas
3.0 a 3.7 I8- a I15- Polo negativo de las siguientes 8 entradas analógicas
4.0 a 4.7 I8+ a I15+ Polo positivo de las siguientes 8 entradas analógicas
Tabla 28. Asignación de terminales AI52382
La Conexión eléctrica de los módulos analógicos AI523 se puede observar en la siguiente
figura:
Figura 60. Asignación de terminales de módulo de entradas analógicas AI523
83
Para la conexión de detectores de temperatura en configuración de 2 hilos, como por
ejemplo detectores de temperatura resistivos (PT100, PT1000, Ni1000), una
corriente constante debe fluir a través de ellos para construir la caída de voltaje
necesario para la evaluación. Para ello el módulo AI523 proporciona una fuente de
corriente constante que se multiplexa en los 8 canales analógicos. [14]
81
ABB, AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation V2.3.0, Art. Cit. 82
Idem. 83
Idem.
68
Figura 61. Conexión detector de temperatura en configuración 2-hilos
84
Los siguientes rangos de medición de detectores de temperatura resistivos pueden ser
configurados: [15] Pt100 -50°C …+70°C Configuración 2-hilos, un canal usado
Pt100 -50°C …+400°C Configuración 2-hilos, un canal usado
Pt1000 -50°C …+400°C Configuración 2-hilos, un canal usado
Ni1000 -50°C …+150°C Configuración 2-hilos, un canal usado
Tabla 29. Rango de configuración detectores de temperatura85
Para la conexión de detectores de temperatura en configuración de 3 hilos, dos
canales analógicos permanecen juntos (por ejemplo canal 0 y 1), en este caso ambos
están configurados de acuerdo al modo de funcionamiento deseado.
La corriente constante de un canal fluye a través del detector de temperatura. La
corriente del otro canal fluye a través de uno de los núcleos. El módulo calcula el
valor medido de la caída de los dos voltajes y lo almacena en la entrada con número
de canal más alto.
Figura 62. Conexión detector de temperatura en configuración 3-hilos Nota al pie
86
Para la conexión de sensores analógicos de corriente la conexión es como se muestra
en la siguiente figura:
84
ABB, AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation V2.3.0, Art. Cit. 85
Idem. 86
Idem.
69
Figura 63.Conexión de sensores analógicos tipo-activo (corriente)
con suministro de energía aislada eléctricamente.87
Pueden ser configurados los siguientes rangos de medición:
Corriente 0…20 mA 1 canal usado
Corriente 4…20 mA 1 canal usado
Tabla 30. Rango de medición sensores analógicos de corriente tipo-activo.88
Para la conexión de sensores analógicos de corriente Tipo pasivo
Figura 64. Conexión de Sensor Analógico de corriente tipo-pasivo
89
Pueden ser configurados lo siguientes rangos de medición:
Corriente 4…20 mA 1 canal usado
Tabla 31. Rango de medición sensores de corriente tipo-pasivo90
Unidad de Terminales de E/S TU515
En el Sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas de las Unidades de Paute
Molino se usan unidades de terminales ABB TU515 para el montaje de los módulos
AI523. Posee 40 terminales de tornillo para señales y tensión de alimentación.
87
ABB, AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation V2.3.0, Art. Cit. 88
Idem. 89
Idem. 90
Idem.
70
Figura 65. Unidad de terminales de E/S TU51591
Los módulos de entrada/salida AI523 se conectan a la unidad de terminales de E/S.
Todas las conexiones eléctricas se efectúan a través de la unidad de terminales, lo
que permite retirar o reemplazar los módulos de E/S sin perturbar las conexiones de
la unidad de terminales. Las unidades terminales se montan en riel DIN (Anexo 6.)
Módulo de entrada/salida digitales DX522
El Sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas de las Unidades de
Generación de la Central Paute Molino (Fase AB y Fase C), dispone de un módulo
de entradas/salidas digitales ABB DX 522.
Figura 66. Módulo de E/S digitales DX52292
Contiene 16 canales con las siguientes características: [14]
8 entradas digitales de 24V CC en un grupo (1.0 … 1.7)
8 salidas de relé digitales con contacto de conmutación cada una, los canales
están aislados eléctricamente entre sí
Entradas digitales 8 (24 V CC)
Salidas digitales 8 salidas de relé con un contacto de conmutación cada una
Fast Counter Integrado, con numerosos modos de funcionamiento configurables (solamente
con AC500)
91
ABB, TU515, http://www.abb.com/productdetails/ABB1SAP212200R0001 92
ABB, DX522, http://www.abb.com/productdetails/ABB1SAP245200R0001
71
Indicadores LED Para informar del estado de las señales, errores y tensión de alimentación
Alimentación interna Mediante la interfaz del bus de ampliación (bus de E/S)
Fuente de alimentación
externa
Mediante los terminales ZP y UP (tensión de proceso de 24 V CC)
Tabla 32. Funciones del módulo DX52293
Unidad de terminales E/S TU531
Figura 67. Unidad de terminales de E/S TU53194
El Sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas de las Unidades de
Generación de la Central Paute Molino utiliza la unidad de terminales
TU531(terminales de tornillo) para el uso del Módulo de entrada/salida digitales
DX522, con los siguientes datos técnicos: [15]
Número de canales por
módulo
32
Distribución de los
canales en grupos
4 grupos de 8 canales cada uno (1.0...1.7, 2.0...2.7, 3.0...3.7, 4.0...4.7); la asignación
de los canales viene determinada por el módulo de ampliación de E/S insertado
Tensión nominal 230 V CA
Intensidad total máx.
permitida
10 A (entre los terminales 1.8...4.8 y 1.9...4.9)
Conexión a tierra Conexión directa a la guía DIN (conectada a tierra) o mediante los tornillos si se
instala en pared
Tipo de terminales de
tornillo
Terminal frontal, conexión vertical del conductor con respecto a la tarjeta de
circuitos impresos
Tabla 33. Datos técnicos Unidad de terminales TU53195
4.5 SOFTWARE
Para la configuración, programación, depuración y mantenimiento de la de la CPU
del Sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas en las Unidades de
Generación de la Central Paute Molino (Unidades Fase AB y Unidades Fase C) se
usa el software PS Control Builder, versión 1.2.1., el cual está basado en CoDeSys
que es uno de los sistemas de programación del estándar IEC 61131-3.
93
ABB, AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation V2.3.0, Art. Cit. 94
ABB, TU531, http://www.abb.com/productdetails/ABB1SAP217200R0001 95
ABB, AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation V2.3.0, Art. Cit.
72
La norma 61131-3 define 3 formas para “presentar” o crear programas de control
para PLCs:
Programas
Funciones
Bloques de Funciones
Estas formas son denominadas Unidades de Organización de Programa, POUs
(Program Organization Units)
El primer POU creado en un nuevo proyecto será automáticamente llamado
PLC_PRG. El proceso empieza en este POU (equivalente a main function en un
Programa en C). [24]
Un proyecto contiene todos los objetos en de un programa del PLC y se guarda con
la extensión *.pro.
Los pasos para configurar un programa son: [24]
1. Configuración de PLC, tipo de CPU(sistema de destino),
2. Configuración de módulos E/S necesarios
3. Creación de POUs necesarios
4. Programación de POUs en lenguaje deseado.
5. Compilación del proyecto y eliminación de errores
4.5.1 Análisis del programa actual
El Sistema de adquisición y monitoreo de Temperaturas de las Unidades de
Generación de la Central Paute Molino Fase AB y Fase C, tiene como componentes
los mismos elementos: CPU PM581, base terminal de CPU, módulos de entradas
Analógicas AI523 módulo E/S digital DX522, unidades de terminales de E/S.
En las Unidades de Fase AB tenemos 5 módulos AI523 y 1 módulo DX522, como se
observa a continuación:
Figura 68. Módulos E/S en Unidades Fase AB
73
En las Unidades de Fase C tenemos 7 módulos AI523 y 1 módulo DX522, como se
observa a continuación:
Figura 69. Módulos E/S en Unidades Fase C
En las tablas a continuación se puede observar para cada módulo AI523 instalado, su
respectivo punto de medición, su nombre simbólico, dirección de indicador
direccionable y el tipo de señal, de las Unidades de Fase AB y Fase C:
Módulo
analógico
AI523
Punto de medición Nombre
simbólico
Área de
indicadores
direccionable
Tipo de
señal
Slot 0 Estator 1 EST1 %MW0.0 Pt100
Estator 2 EST2 %MW0.1 Pt100
Estator 3 EST3 %MW0.2 Pt100
Estator 4 EST4 %MW0.3 Pt100
Estator 5 EST5 %MW0.4 Pt100
Estator 6 EST6 %MW0.5 Pt100
Cojinete Empuje Lado 1 MCEP1 %MW0.6 Pt100
Cojinete Empuje Lado 2 MCEP2 %MW0.7 Pt100
Slot 1 Cojinete guía superior MCGS %MW0.8 Pt100
Cojinete guía inferior MCGI %MW0.9 Pt100
Cojinete guía turbina MCGT %MW0.10 Pt100
Aceite cojinete combinado ACC %MW0.11 4…20 mA
Aceite cojinete guía inferior ACGI %MW0.12 4…20 mA
Aceite cojinete guía turbina ACGT %MW0.13 4…20 mA
Rotor ROT %MW0.14 4…20 mA
Aceite cuba del gobernador ACR %MW0.15 4…20 mA
Devanado 1 Trafo Principal D1T %MW0.16 No usada
Devanado 2 Trafo Principal D2T %MW0.17 No usada
Devanado 3 Trafo Principal D3T %MW0.18 No usada
Aceite Transformador ATP %MW0.19 No usada
SAE entrada total SAEE %MW0.20 4…20 mA
Slot 2 Agua de enfriamiento salida
radiadores
AESR %MW0.21 4…20 mA
Agua de enfriamiento salida
cojinete combinado
AESCC %MW0.22 4…20 mA
Agua de enfriamiento salida
cojinete guía inferior
AESCGI %MW0.23 4…20 mA
Agua de enfriamiento salida
cojinete guía turbina
AESCGT %MW0.24 4…20 mA
Agua de enfriamiento salida
del regulador
AESRG %MW0.25 4…20 mA
Transformador excitación
fase A
RTRE_A %MW0.26 4…20 mA
Transformador excitación
fase B
RTRE_B %MW0.27 4…20 mA
Transformador excitación
fase C
RTRE_C %MW0.28 4…20 mA
Aire entrada radiador 1 AER1 %MW0.29 4…20 mA
74
Aire salida radiador 1 ASR1 %MW0.30 4…20 mA Aire entrada radiador 2 AER2 %MW0.31 4…20 mA Aire salida radiador 2 ASR2 %MW0.32 4…20 mA Aire entrada radiador 3 AER3 %MW0.33 4…20 mA Aire salida radiador 3 ASR3 %MW0.34 4…20 mA Aire entrada radiador 4 AER4 %MW0.35 4…20 mA Aire salida radiador 4 ASR4 %MW0.36 4…20 mA
Slot 3 Aire entrada radiador 5 AER5 %MW0.37 4…20 mA Aire salida radiador 5 ASR5 %MW0.38 4…20 mA Aire entrada radiador 6 AER6 %MW0.39 4…20 mA Aire salida radiador 6 ASR6 %MW0.40 4…20 mA Agua de enfriamiento salida
intercambiador 1 trafo
AGSI1T %MW0.41 4…20 mA
Agua de enfriamiento salida
intercambiador 2 trafo
AGSI2T %MW0.42 4…20 mA
Aceite entrada
intercambiador 1
transformador
ACEI1T %MW0.43 4…20 mA
Aceite entrada
intercambiador 2
transformador
ACEI2T %MW0.44 4…20 mA
Aceite salida
intercambiador 1
transformador
ACSI1T %MW0.45 4…20 mA
Aceite salida
intercambiador 2
transformador
ACSI2T %MW0.46 4…20 mA
Devanados transformador
servicios auxiliares
RTSA %MW0.47 4…20 mA
Slot 4 No usado
Tabla 34. Canales de entrada módulo analógico AI523 unidades Fase AB
Módulo analógico
AI523
Punto de medición Nombre
simbólico
Área de
indicadores
direccionable
Tipo de
señal
Slot 0 Bobinados del estator punto 1 ESTB1 %MW0.0 Pt100 Bobinados del estator punto 2 ESTB2 %MW0.1 Pt100 Bobinados del estator Punto 3 ESTB3 %MW0.2 Pt100 Bobinados del estator Punto 4 ESTB4 %MW0.3 Pt100 Bobinados del estator Punto 5 ESTB5 %MW0.4 Pt100 Bobinados del estator Punto 6 ESTB6 %MW0.5 Pt100 Bobinados del estator Punto 7 ESTB7 %MW0.6 Pt100 Bobinados del estator Punto 8 ESTB8 %MW0.7 Pt100
Slot 1 Bobinados del estator Punto 9 ESTB9 %MW0.8 Pt100 Núcleo del estator Punto 1 ESTN1 %MW0.9 Pt100 Núcleo del estator Punto 2 ESTN2 %MW0.10 Pt100 Núcleo del estator Punto 3 ESTN3 %MW0.11 Pt100 Aceite transformador fase A AT_A %MW0.12 Pt100 Aceite transformador fase B AT_B %MW0.13 Pt100 Aceite transformador fase C AT_C %MW0.14 Pt100 Devanado del transformador DTR %MW0.15 Pt100
Slot 2 Metal Cojinete combinado Punto
5 -Guía 1
MCCG1 %MW0.16 Pt100
Metal Cojinete combinado Punto
6 -Guía 2
MCCG2 %MW0.17 Pt100
Metal Cojinete combinado Punto
5 -Empuje 1
MCCE1 %MW0.18 Pt100
Metal Cojinete combinado Punto
6 -Empuje 2
MCCE2 %MW0.19 Pt100
Metal Cojinete combinado Punto
7 -Empuje 3
MCCE3 %MW0.20 Pt100
75
Aceite cojinete combinado ACC %MW0.21 Pt100 Metal cojinete guía generador
Punto 26
MCGI1 %MW0.22 Pt100
Metal cojinete guía generador
Punto 27
MCGI2 %MW0.23 Pt100
Slot 3 Aceite cojinete guía generador ACGI %MW0.24 Pt100 Metal (cojinete guía turbina)
Punto 4
MCGT1 %MW0.25 Pt100
Metal (cojinete guía turbina)
Punto 5
MCGT2 %MW0.26 Pt100
Aceite (cojinete guía turbina) ACGT %MW0.27 Pt100 Aire entrada radiador 1 AER1 %MW0.28 Pt100 Aire salida radiador 1 ASR1 %MW0.29 Pt100 Aire entrada radiador 2 AER2 %MW0.30 Pt100 Aire salida radiador 2 ASR2 %MW0.31 Pt100
Slot 4 Aire entrada radiador 3 AER3 %MW0.32 Pt100 Aire salida radiador 3 ASR3 %MW0.33 Pt100 Aire entrada radiador 4 AER4 %MW0.34 Pt100 Aire salida radiador 4 ASR4 %MW0.35 Pt100 Aire entrada radiador 5 AER5 %MW0.36 Pt100 Aire salida radiador 5 ASR5 %MW0.37 Pt100 Aire entrada radiador 6 AER6 %MW0.38 Pt100 Aire salida radiador 6 ASR6 %MW0.39 Pt100
Slot 5 Rotor ROT %MW0.40 4…20 mA
Aceite cuba del gobernador ACR %MW0.41 4…20 mA
Agua de enfriamiento entrada
(Total del SAE)
SAE_E %MW0.42 4…20 mA
Agua de enfriamiento salida
radiadores
AESR %MW0.43 4…20 mA
Agua de enfriamiento salida
Cojinete combinado
AESCC %MW0.44 4…20 mA
Agua de enfriamiento salida
Cojinete guía generador
AESCGI %MW0.45 4…20 mA
Agua de enfriamiento salida
Cojinete guía turbina
AESCGT %MW0.46 4…20 mA
Agua de enfriamiento salida del
regulador
AESRG %MW0.47 4…20 mA
Transformador excitación fase A RTRE_A %MW0.48 4…20 mA
Transformador excitación fase B RTRE_B %MW0.49 4…20 mA
Transformador excitación fase C RTRE_C %MW0.50 4…20 mA
Agua enfriamiento salida
intercambiador 1 Trafo
AGSI1T %MW0.51 4…20 mA
Agua enfriamiento salida
intercambiador 2 Trafo
AGSI2T %MW0.52 4…20 mA
Aceite entrada intercambiador 1
Trafo
ACEI1T %MW0.53 4…20 mA
Aceite entrada intercambiador 2
Trafo
ACEI2T %MW0.54 4…20 mA
Aceite salida intercambiador 1
Trafo
ACSI1T %MW0.55 4…20 mA
Slot 6 Aceite salida intercambiador 2
Trafo
ACSI2T %MW0.56 4…20 mA
Tabla 35. Canales de entrada módulo analógico AI523 unidades Fase C
En las tablas a continuación se puede observar el módulo DX522 instalado, con su
respectiva salida, su nombre simbólico, y el tipo de salida, de las Unidades de Fase
AB y Fase C:
Módulo digital DX522 Salida Nombre simbólico Tipo de salida
Slot 5 0 Alarma1 Digital
Salida de relé 1 Alarma2
2 Alarma3
76
3 Alarma4
4 Alarma5
5 Alarma6
6 Alarma7
7 Alarma8
Tabla 36. Canales de salida módulo digital DX522 Unidades Fase AB
Módulo digital DX522 Salida Nombre simbólico Tipo de salida
Slot 7 0 Alarma1
Digital
Salida de relé
1 Alarma2
2 Alarma3
3 Alarma4
4 Alarma5
5 Alarma6
6 Alarma7
7 Alarma8
Tabla 37.Canales de salida módulo digital DX522 Unidades Fase C
En las Unidades de Fase AB y Fase C el puerto serial COM1 se encuentra
configurado para comunicación Modbus, sobre RS-485 con una velocidad de 38400,
sin paridad, 8 bits de datos y 1 bit de parada, en modo de operación Esclavo (slave),
por medio de este puerto se establece la comunicación la RTU (Master) del Scada de
la central, como se observa en la siguiente figura:
Figura 70. Configuración de COM1 en PLC AC500
En las Unidades de Fase AB y Fase C el puerto serial COM2 está configurado como
Online Access, es decir para el acceso en línea o configuración del PLC, en la
siguiente figura se puede observar sus parámetros:
Figura 71. Configuración de puerto COM2 en PLC AC500
En el Sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas se usa principalmente el
lenguaje de programación de Diagrama de Bloques de Función (FBD), Gráfico de
flujo secuenciales (SFC) y Texto estructurado (ST)
77
En el programa de las unidades de la Fase AB y Fase C, tenemos los siguientes
POUs:
Figura 72.Unidades de organización de programas POUs usados
Alarmas Corriente, Alarmas_RTD, Rango_variable, RTD_INPUT, Temp, son
Bloques de Funciones escritos en lenguaje Diagrama de funciones (FBD).
ESFERA, es un Bloque de funciones escrito en lenguaje Lista de Instrucciones (IL).
FILTRO, es un Bloque de funciones escrito en lenguaje Diagrama funcional de
Secuencias (SFC)
PLC_PROG, es un Programa escrito en Lenguaje Diagrama de Funciones. Se trata
del Programa Principal.
El programa del Sistema de adquisición y monitoreo inicia con su POU principal
PLC_PROG en donde se lee cada una de las entradas mediante las entradas de los
módulos analógicos AI523, le es asignado un nombre simbólico y dirección del área
de indicadores direccionable en donde será almacenada la lectura. Se usa para la
lectura el Bloque de Función RTD_INPUT o Rango_variable dependiendo si es una
RTD o valor de corriente de 4-20mA respectivamente.
Figura 73. Lectura de sensor RTD PT100, medición EST1 en Unidades Fase AB
Figura 74. Lectura temperatura 4-20mA, Unidades Fase AB
Luego de las lecturas correspondientes de todas las entradas desde los diversos
sensores de temperatura a través de sus correspondientes módulos de entrada,
usamos los bloques de funciones Alarmas_RTD y Alarmas_Corriente, en estos
bloques de funciones se agrupan temperaturas relacionadas y se las compara con un
nivel de alarma, si cualquier temperatura del grupo supera su respectivo nivel de
alarma se activará la Salida del grupo (Alarma x).
78
En Fase AB se usan bloques de funciones de 7 entradas, mientras que en Fase C son
de 12 entradas. A continuación se puede observar el Grupo1 de alarmas de las
Unidades de Fase AB:
Figura 75. Bloque de Función Alarmas_RTD Unidades Fase AB
Existen 7 grupos de alarmas en la Fase AB y 8 grupos en la Fase C:
Grupo Punto de medición Simbólico Alarma Alarma
#1 Estator 1 EST1 100 Alarma1
Estator 2 EST2 100 Estator 3 EST3 100 Estator 4 EST4 100 Estator 5 EST5 100 Estator 6 EST6 100
#2 Cojinete Empuje Lado 1 MCEP1 100 Alarma2
Cojinete Empuje Lado 2 MCEP2 100 Cojinete guía superior MCGS 100 Cojinete guía inferior MCGI 100 Cojinete guía turbina MCGT 100
#3 Aceite cojinete combinado ACC 100 Alarma3
Aceite cojinete guía inferior ACGI 100
Aceite cojinete guía turbina ACGT 100
#4 Agua de enfriamiento salida radiadores AESR 100 Alarma4
Agua de enfriamiento salida cojinete combinado AESCC 100 Agua de enfriamiento salida cojinete guía inferior AESCGI 100 Agua de enfriamiento salida cojinete guía turbina AESCGT 100 Agua de enfriamiento salida del regulador AESRG 100 Agua de enfriamiento salida intercambiador 1 trafo AGSI1T 100 Agua de enfriamiento salida intercambiador 2 trafo AGSI2T 100
#5 Transformador excitación fase A RTRE_A 100 Alarma5
Transformador excitación fase B RTRE_B 100 Transformador excitación fase C RTRE_C 100
#6 Aire entrada radiador 1 AER1 100 Alarma6
Aire entrada radiador 2 AER2 100
Aire entrada radiador 3 AER3 100
Aire entrada radiador 4 AER4 100
Aire entrada radiador 5 AER5 100
Aire entrada radiador 6 AER6 100
#7 Aceite entrada intercambiador 1 transformador ACEI1T 100 Alarma7
Aceite entrada intercambiador 2 transformador ACEI2T 100 Aceite salida intercambiador 1 transformador ACSI1T 100 Aceite salida intercambiador 2 transformador ACSI2T 100
Tabla 38. Grupos de alarmas Fase AB
79
Grupo Punto de medición Simbólico Alarma Alarma
#1 Bobinados del estator punto 1 ESTB1 100 Alarma1
Bobinados del estator punto 2 ESTB2 100 Bobinados del estator Punto 3 ESTB3 100 Bobinados del estator Punto 4 ESTB4 100 Bobinados del estator Punto 5 ESTB5 100 Bobinados del estator Punto 6 ESTB6 100 Bobinados del estator Punto 7 ESTB7 100 Bobinados del estator Punto 8 ESTB8 100 Bobinados del estator Punto 9 ESTB9 100
#2 Núcleo del estator Punto 1 ESTN1 100 Alarma2
Núcleo del estator Punto 2 ESTN2 100 Núcleo del estator Punto 3 ESTN3 100
#3 Aceite transformador fase A AT_A 100 Alarma3
Aceite transformador fase B AT_B 100
Aceite transformador fase C AT_C 100
Devanado del transformador DTR 100
#4 Metal Cojinete combinado Punto 5 -Guía 1 MCCG1 100 Alarma4
Metal Cojinete combinado Punto 6 -Guía 2 MCCG2 100 Metal Cojinete combinado Punto 5 -Empuje 1 MCCE1 100 Metal Cojinete combinado Punto 6 -Empuje 2 MCCE2 100 Metal Cojinete combinado Punto 7 -Empuje 3 MCCE3 100 Aceite cojinete combinado ACC 100 Metal cojinete guía generador Punto 26 MCGI1 100 Metal cojinete guía generador Punto 27 MCGI2 100 Aceite cojinete guía generador ACGI 100 Metal (cojinete guía turbina) Punto 4 MCGT1 100 Metal (cojinete guía turbina) Punto 5 MCGT2 100 Aceite (cojinete guía turbina) ACGT 100
#5 Aire entrada radiador 1 AER1 100 Alarma5
Aire entrada radiador 2 AER2 100 Aire entrada radiador 3 AER3 100 Aire entrada radiador 4 AER4 100 Aire entrada radiador 5 AER5 100 Aire entrada radiador 6 AER6 100
#6 Agua de enfriamiento salida radiadores AESR 100 Alarma6
Agua de enfriamiento salida Cojinete combinado AESCC 100
Agua de enfriamiento salida Cojinete guía generador AESCGI 100
Agua de enfriamiento salida Cojinete guía turbina AESCGT 100
Agua de enfriamiento salida del regulador AESRG 100
Agua enfriamiento salida intercambiador 1 Trafo AGSI1T 100
Agua enfriamiento salida intercambiador 2 Trafo AGSI2T 100
#7 Transformador excitación fase A RTRE_A 100 Alarma7
Transformador excitación fase B RTRE_B 100 Transformador excitación fase C RTRE_C 100
#8 Aceite entrada intercambiador 1 Trafo ACEI1T 100 Alarma8
Aceite entrada intercambiador 2 Trafo ACEI2T 100 Aceite salida intercambiador 1 Trafo ACSI1T 100 Aceite salida intercambiador 2 Trafo ACSI2T 100
Tabla 39. Grupos de alarmas Fase C
Cada una de las salidas Alarma1-Alarma7 en Fase AB y Alarma1-Alarma8 están
asignadas a las salidas del módulo DX522 como se observa en la figura a
continuación:
80
Figura 76. Asignaciones de salidas de alarma en módulo DX522.
Se puede decir que si existe implementada una lógica de alarmas de temperatura en
el programa de Adquisición y monitoreo de temperaturas de las Unidades Fase AB y
Fase C, todos los niveles de alarma están configurados en 100 y además físicamente
no están conectadas las salidas del Módulo DX522 hacia ningún sistema o hacia el
Panel de Alarmas de las Unidades.
4.6 Diseño de adecuaciones
En base a lo estudiado del actual Sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas
de las Unidades de Generación de la Central Paute Molino, se proponen las
siguientes adecuaciones:
Alarma local en el Panel de Control de Unidad (UCB Unit Control Board)
Diseño de interface de usuario HMI
81
4.6.1 Diagramas de bloque
Figura 77. Diagrama de bloques de modificaciones propuestas.
82
4.6.2 Diagramas de flujo
Figura 78.Diagrama de flujo modificaciones propuestas
4.6.3 Alarma Local en el Panel de control de Unidad
El Panel de control de las Unidades (UCB) está ubicado en Casa de máquinas en el
nivel 1327 msnm, principalmente tenemos en el UCB el Control master de la
Unidad que nos permite seleccionar el modo de arranque y operación de la Unidad:
Off, Manual, Local – Automático, Remoto, diversos controles de distintos sistemas,
panel de alarmas, señalización y varios instrumentos de medición.
El Panel de alarmas se utiliza para anunciar un problema que requiere acción por
parte de un operador, [22] dispone de señalización Visual y Sonora, además existe un
duplicado del Panel de alarmas por cada Unidad en la Estación central de Alarmas
(CAS), lugar donde pasa personal de operación en turnos rotativos 365 días al año.
83
Figura 79. Panel de alarmas Unidades Fase AB
El Panel de alarmas de las Unidades de Fase AB dispone en total de 48 alarmas
correspondientes a diferentes partes de los Generadores y sus sistemas auxiliares, de
las cuales 4 son alarmas relativas a temperaturas:
# Descripción de alarma Relé Sensor primario
25 Temp Aire del Generador 726 GMCA-X 726-GMCA1....
726-GMCA-6
Termostatos a la
salida radiadores del
generador
26 Sobre Temp Estator 749-GMS-X 749-GMS Temperatura del
estator tomada de
PT100 en la caja de
terminales del
Generador Ranura
94
46 Sobre Temp del Transformador 749 TM-X F15, F16,F17,F18 Temperaturas aceite
y devanados
Transformador
71 Sobre Temp Cojinetes 738GTMT-X
738GUMT-X
738GUQT-X
738GLMT-X
738GLQT-X
738TGMT-X
738TGQT-X
738GBMT-X
738GTMT
738GUMT
738GUQT
738GLMT
738GLQT
738TGMT
738TGQT
738GBMT
Temperaturas metal
y aceite de
Cojinetes guía
turbina, soporte
inferior y turbina
Tabla 40. Alarmas de temperatura en Unidades Fase AB
El Panel de alarmas de las Unidades de Fase C dispone en total de 100 alarmas,
correspondientes a diferentes partes de los Generadores y sus sistemas auxiliares, de
las cuales 16 pertenecen a alarmas relativas a temperaturas:
Figura 80. Panel de alarmas Unidades Fase C
84
# Descripción de alarma Referencia Tipo Ubicación Esquema
18 Sobre temperatura Arroll
Estator
UR*-K1 Relé Aux URP* FB014 hoja
14
19 Sobre Temp. Hierro Estator UR*-K2 Relé Aux URP* FB014 hoja
14
35 Sobre Temp Aire Gen. 49 G-A Relé Aux UCBP*/3 DW010
hoja L10
69 Temp. Metal. Cojin. de Empuje
1° paso
38GTMT1-2
GU*-K146
Ter. Relé
Aux
CT-GP-U*
UCB*/1
UG-903
FB006 hoja
99
70 Temp. Metal. Cojin. de Empuje
2° paso
GU*-K145 Relé Aux UCB*/1 FB006 hoja
99
71 Temp. Aceite Cojin Combinado
1° paso
38GTQ-T1
GU*-K148
Ter. Relé
Aux
CT-GP-U*
UCB*/1
UG-903
FB006 hoja
99
72 Temp. Aceite Cojin Combinado
2° paso
GU*-K147 Relé Aux UCB*/1 FB006 hoja
100
82 Temp. Aceite Cojin. Guía Inf.
Generador
38GLQT1
GU*-K152
Ter. Relé
Aux
TIP.
UCB*/1
UG-903
FB006 hoja
100
83 Temp. Metal Cojin. Guía Sup.
Generador 1° paso
38GUMT1-2
GU*-K144
Ter. Relé
Aux
CT-GP-U*
UCB*/1
UG-903
FB006 hoja
99
84 Temp. Metal Cojin. Guía Sup.
Generador 2° paso
GU*-K143 Relé Aux UCB*/1 FB006 hoja
99
85 Temp. Metal. Cojin. Guía. Inf.
Generador 1° Paso
38GLMT1-2
GU*-K153
Ter. Relé
Aux
TIP.
UCB*/1
UG-903
FB006 hoja
100
86 Temp. Metal. Cojin. Guía. Inf.
Generador 2° Paso
GU*-K154 Relé Aux UCB*/1 FB006 hoja
100
90 Alarma Registrador
Temperatura
TR-U* Relé Aux *-URP FB014 hoja
8
96 Temp. Aceite Cojin. Guía
Turbina
38TGQT1 Ter. TIP. U* UG903
97 Temp. Metal Cojin. Guía
Turbina 1° paso
38TGB1
GU*-K141
Ter. Relé
Aux
TIP.U*
UCB*/1
UG903
FB006 hoja
100
98 Temp. Metal Cojin. Guía
Turbina 2° paso
GU*-K154 Relé Aux UCB*/1 FB006 hoja
100
Tabla 41. Alarmas de temperatura en Unidades Fase C
En el caso de las Alarmas de las Unidades Fase C estas son gestionadas por un
Generador de secuencias de alarmas (Smart Alarm Management), Fabricante: Carlo
Gavazzi y Tipo: SAM64.:
Figura 81. Administrador inteligente de Alarmas SAM 64 Carlo Gavazzi Unidades Fase C
85
SAM (Smart alarm manager) es un generador de secuencias de alarma
completamente programables, dando la posibilidad tanto de señalización visual y
acústico de condiciones de proceso anómalas.
La programabilidad se refiere a las secuencias de Alarma (de acuerdo con ISA S
18.1) que se puede programar para cada módulo de alarma (4 puntos de alarmas) por
medio de interruptores DIP.
Las siguientes secuencias ISA pueden ser programados para la versión estándar de
SAM: A, A-4, A-5, A-4-5, A-13, R-8, R-11, M, M-5, M-13, F1A, F2M-1, F3A. Cada
SAM puede estar equipado con un máximo de 64 puntos de alarma distribuidos en
16 módulos, cada uno con 4 entradas. [26]
La conexión entre el SAM y las pantallas visuales en el panel frontal se llevan a cabo
por cables con conectores pre cableados.
Como se puede observar las distintas alarmas de temperatura de las Unidades de
Generación de la Fase AB y C, están implementadas desde el inicio de operación de
las mismas, usan sensores originales y relés auxiliares. Teniendo estos sensores gran
tiempo de operación.
En el Sistema actual de adquisición y monitoreo de temperaturas (PLC ABB AC500)
las distintas partes de los generadores son monitoreadas por 2 tipos de sensores de
temperatura RTDs:
RTDs 3 hilos, PT 100, -50…+400°C
Sensores de temperatura ABB TSP121, -50 a +400°C,salida de 4-20 mA,
grado de protección IP66, en concordancia con norma IEC60751.
Figura 82. Sensor de temperatura ABB TSP121
En el PLC, luego de leer las diferentes temperaturas por medio de sus
correspondientes canales ya configurados para el tipo de entrada correspondiente, se
procede a comparar los mismos usando los Bloques de Funciones: Alarmas_RTD y
Alarmas_Corriente en grupos organizados, como se indica en las siguientes tablas:
86
Grupo # Punto de medición Nombre
simbólico
Tipo Salida
1 Estator(1) EST1 RTD Alarma1
Estator(2) EST2
Estator(3) EST3
Estator(4) EST4
Estator(5) EST5
Estator(6) EST6
2 Metal del cojinete empuje Punto 1 MCEP1 RTD Alarma2
Metal del cojinete empuje Punto 1 MCEP2
Metal del cojinete guía superior MCGS
Metal del cojinete guía inferior MCGI
Metal del cojinete guía turbina MCGT
3 Aceite del cojinete combinado ACC 4…20mA Alarma3
Aceite del cojinete guía inferior ACGI
Aceite del cojinete guía turbina ACGT
4 Agua de enfriamiento salida
radiadores
AESR 4…20mA Alarma4
Agua de enfriamiento salida
cojinete combinado
AESCC
Agua de enfriamiento salida
cojinete guía inferior
AESCGI
Agua de enfriamiento salida
cojinete guía turbina
AESCGT
Agua de enfriamiento salida del
regulador
AESRG
Agua de enfriamiento salida
intercambiador 1 trafo
AGSI1T
Agua de enfriamiento salida
intercambiador 2 trafo
AGSI2T
5 Transformador excitación fase A RTRE_A 4…20mA Alarma5
Transformador excitación fase B RTRE_B
Transformador excitación fase C RTRE_C
6 Aire entrada radiador 1 AER1 4…20mA Alarma6
Aire entrada radiador 2 AER2
Aire entrada radiador 3 AER3
Aire entrada radiador 4 AER4
Aire entrada radiador 5 AER5
Aire entrada radiador 6 AER6
7 Aceite entrada intercambiador 1
transformador
ACEI1T 4…20mA Alarma6
Aceite entrada intercambiador 2
transformador
ACEI2T
Aceite salida intercambiador 1
transformador
ACSI1T
Aceite salida intercambiador 2
transformador
ACSI2T
Tabla 42. Grupos para alarmas Fase AB
Grupo # Punto de medición Nombre
simbólico
Tipo Salida
1 Bobinados del estator punto 1 ESTB1 RTD Alarma1
Bobinados del estator punto 2 ESTB2
Bobinados del estator Punto 3 ESTB3
Bobinados del estator Punto 4 ESTB4
Bobinados del estator Punto 5 ESTB5
Bobinados del estator Punto 6 ESTB6
Bobinados del estator Punto 7 ESTB7
Bobinados del estator Punto 8 ESTB8
2 Núcleo del estator Punto 1 ESTN1 RTD Alarma2
Núcleo del estator Punto 2 ESTN2
Núcleo del estator Punto 3 ESTN3
87
3 Aceite transformador fase A AT_A RTD Alarma3
Aceite transformador fase B AT_B
Aceite transformador fase C AT_C
Devanado del transformador DTR
4 Metal Cojinete combinado Punto 5
-Guía 1
MCCG1 RTD Alarma4
Metal Cojinete combinado Punto 6
-Guía 2
MCCG2
Metal Cojinete combinado Punto 5
-Empuje 1
MCCE1
Metal Cojinete combinado Punto 6
-Empuje 2
MCCE2
Metal Cojinete combinado Punto 7
-Empuje 3
MCCE3
Aceite cojinete combinado ACC
Metal cojinete guía generador
Punto 26
MCGI1
Metal cojinete guía generador
Punto 27
MCGI2
Aceite cojinete guía generador ACGI
Metal (cojinete guía turbina) Punto
4
MCGT1
Metal (cojinete guía turbina) Punto
5
MCGT2
Aceite (cojinete guía turbina) ACGT
5 Aire entrada radiador 1 AER1 RTD Alarma5
Aire entrada radiador 2 AER2
Aire entrada radiador 3 AER3
Aire entrada radiador 4 AER4
Aire entrada radiador 5 AER5
Aire entrada radiador 6 AER6
6 Agua de enfriamiento salida
radiadores
AESR 4…20mA Alarma6
Agua de enfriamiento salida
Cojinete combinado
AESCC
Agua de enfriamiento salida
Cojinete guía generador
AESCGI
Agua de enfriamiento salida
Cojinete guía turbina
AESCGT
Agua de enfriamiento salida del
regulador
AESRG
Agua enfriamiento salida
intercambiador 1 Trafo
AGSI1T
Agua enfriamiento salida
intercambiador 2 Trafo
AGSI2T
7 Transformador excitación fase A RTRE_A 4…20mA Alarma7
Transformador excitación fase B RTRE_B
Transformador excitación fase C RTRE_C
8 Aceite entrada intercambiador 1
Trafo
ACEI1T 4…20mA Alarma8
Aceite entrada intercambiador 2
Trafo
ACEI2T
Aceite salida intercambiador 1
Trafo
ACSI1T
Aceite salida intercambiador 2
Trafo
ACSI2T
Tabla 43.Grupos para alarmas Fase C
Los Bloques de funciones Alarmas_RTD y Alarmas_Corriente tienen una salida
lógica que se activará si una temperatura de su grupo sobrepasa el nivel de alarma
correspondiente.
88
Figura 83. Grupo1 de alarmas temperaturas del estator.
Cada una de las salidas de los grupos de alarma: Alarma1….Alarma7 (Fase AB) y
Alarma1….Alarma8 (Fase C) se asignan a las salidas digitales del módulo DX522.
Figura 84. Salidas digitales en módulo DX522
Entonces para activar una alarma del panel de alarmas de Unidad en el UCB sería
necesario conectar estas salidas del Módulo DX522 hacia los respectivos relés de
alarma, en la siguiente configuración:
Salida
DX522
Relé de
alarma
Sistema de
alarmas de
Unidad en
UCB
Figura 85. Alarma en Panel de alarmas de UCB
Alarma local en panel de control unidades Fase AB
Se propone el cambio de las alarmas de UCB de Fase AB como se muestra en la
tabla a continuación:
89
# Descripción de
alarma
Relé en UCB
para alarma
Entradas en
módulo AI523
Grupo
alarma
Salida en Módulo
DX522
25 Temp Aire del
Generador
726 GMCA-X Módulo 2 entradas:
9, 11, 13, 15
Módulo 3 entradas:
1, 3
Grupo8 Módulo 5, Salida 7
Alarma8 %QX18.7
26 Sobre Temp Estator 749-GMS-X Módulo 0 entradas:
0-6
Grupo1 Módulo 5 Salida 0
Alarma1 %QX18.0
46 Sobre Temp del
Transformador
749 TM-X Módulo 1 entradas:
11,12,13,14
Grupo9 Módulo 6 Salida 0
Alarma9 %QX38.0
71 Sobre Temp
Cojinetes
738GTMT-X
738GUMT-X
738GUQT-X
738GLMT-X
738GLQT-X
738TGMT-X
738TGQT-X
738GBMT-X
Temperaturas metal
y aceite de
Cojinetes guía de
empuje, superior,
inferior y turbina
Grupo 2
Grupo 3
Módulo 5 Salida 1 Alarma2 %QX18.1
Módulo 5 Salida 2
Alarma3 %QX18.2
Tabla 44. Alarmas modificadas UCB Unidades Fase AB.
Para la Alarma #25 “Temp Aire del Generador”, disponemos de 6
sensores ubicados a la salida de los 6 radiadores del Generador, se
propone modificar agrupando estas 6 señales en un Bloque de Función
Grupo8 Alarmas_Corriente, como se observa a continuación:
Figura 86. Modificación para alarma #25
La salida de este Bloque de función Alarma8 está asignada al Módulo 5
DX522 salida7, la cual tendría que ser cableado hacia el relé 726 GMCA-
X para la activación de la alarma “Temp Aire Generador”
Para la Alarma #26 “Sobre Temp Estator”, disponemos de 6 sensores,
ubicados en 6 partes del estator, no sería necesario realizar ninguna
modificación en el programa del PLC, pues las entradas nombradas
EST1-EST6 están ya agrupadas en el Bloque de Función Grupo1
Alarmas_RTD teniendo como salida la señal Alarma1.
90
Figura 87.Agrupación temperaturas de Estator
La salida de este Bloque de función Alarma1 está asignada al Módulo 5
DX522 salida0, siendo únicamente necesario el cableado hacia el relé
749-GMS-X para la activación de la alarma “Sobre Temp Estator”
La Alarma #46 “Sobre Temp del Transformador”, es debido a una sobre
temperatura en cualquier devanado o en el aceite del Transformador
principal, no se dispone en la Fase AB de sensores en los devanados y
aceite del transformador principal conectados al PLC AC500, se puede
observar en el módulo 1 AI523 que las entradas: D1T devanado 1, D2T
devanado 2, D3T devanado 3 y ATP Aceite transformador principal,
tienen su “Channel configuration” como no usados.
Sería necesario para la modificación primero la instalación de los
respectivos sensores para los devanados y aceite del transformador, y
luego su cableado y conexión hacia el PLC AC550 Modulo 1.
Además sería necesario un módulo adicional DX522 que pasaría a ser el
módulo 6.
También sería necesario la siguiente agrupación de las señales D1T,
D2T, D3T y ATP en un Bloque de funciones Alarmas_RTD nombrado
como Grupo9, que tiene como salida Alarma9, tal y como se observa a
continuación:
Figura 88. Modificación para alarma #46 Unidades Fase AB
91
Los niveles de alarma_1 a 6 son configurados acorde los valores
configurados en los termómetros locales de devanados y aceite del
transformador principal
La salida Alarma9 sería asignada al Módulo 5 DX522 salida0, siendo
únicamente necesario el cableado hacia el relé 749 TM-X para la
activación de la alarma “Sobre Temp del Transformador”
La alarma #71 “Sobre Temp Cojinetes” se debe a un exceso de
temperatura en el metal de los cojinetes: de empuje, superior, inferior y
turbina o también al exceso de temperatura en el aceite de los cojinetes:
combinado, inferior y turbina.
Si se dispone en el PLC AC500 de estas señales denominadas: MCEP1,
MCEP2, MCGS, MCGI, MCGT, ACC, ACGI, ACGT
Se encuentran agrupadas las temperaturas del metal de los cojinetes en
Bloque de Función Grupo2 Alarmas_RTD teniendo como salida la señal
Alarma2, como se puede apreciar a continuación:
Figura 89. Agrupación de temperaturas metal de cojinetes
Las temperaturas de aceite de los cojinetes también están agrupadas en el
Bloque de función Grupo 3 Alarmas_RTD teniendo como salida la señal
Alarma3, como se puede apreciar a continuación:
Figura 90. Agrupación de temperaturas aceite de cojinetes
92
Tanto la salida Alarma2 como Alarma3 se encuentran asignados al
Módulo5 DX522, entonces ambas salidas debería ser cableadas hacia el
relé correspondiente para la alarma.
Alarma local en panel de control unidades Fase C
Para que las alarmas de la Fase C relativas de temperatura sean comandadas desde el
PLC AC500 es necesario 2 módulos adicionales de E/S digitales DX522, pasarían a
ser los módulos 8 y 9. Se propone el cambio de las alarmas de UCB de Fase C como
se muestra en la tabla a continuación:
# Descripción de alarma Referencia Entradas en AI523 Grupo de
alarma
Salida en DX522
18 Sobre temperatura
Arroll Estator
UR*-K1 Módulo 0 entradas: 0 a 15
Módulo 1 entradas:
0
Grupo1 Módulo 7, Salida 0
Alarma1 %QX18.0
19 Sobre Temp. Hierro
Estator
UR*-K2 Módulo 1 entradas:
3, 5, 7
Grupo2 Módulo 7, Salida 1
Alarma2 %QX18.1
35 Sobre Temp Aire Gen. 49 G-A Módulo 3 entradas: 11, 15
Módulo 4 entradas:
3, 7, 11, 15
Grupo9 Módulo 8, Salida 0
Alarma9 %QX38.0
69 Temp. Metal. Cojin. de
Empuje 1° paso
38GTMT1-2
GU*-K146
Módulo 2 entradas:
5, 7, 9
Grupo 10 Módulo 8, Salida 1
Alarma10 %QX38.1
70 Temp. Metal. Cojin. de
Empuje 2° paso
GU*-K145 Módulo 2 entradas:
5, 7, 9
Grupo 11 Módulo 8, Salida 2
Alarma11 %QX38.2
71 Temp. Aceite Cojin
Combinado 1° paso
38GTQ-T1
GU*-K148
Módulo 2 entrada:
11
Grupo 12 Módulo 8, Salida 3
Alarma12 %QX38.3
72 Temp. Aceite Cojin
Combinado 2° paso
GU*-K147 Módulo 2 entrada:
11
Grupo 13 Módulo 8, Salida 4
Alarma13 %QX38.4
82 Temp. Aceite Cojin.
Guía Inf. Generador
38GLQT1
GU*-K152
Módulo 3 entrada: 1 Grupo 14 Módulo 8, Salida 5
Alarma14 %QX38.5
83 Temp. Metal Cojin.
Guía Sup. Generador 1°
paso
38GUMT1-2
GU*-K144
Módulo 2 entrada:
1 2
Grupo 15 Módulo 8, Salida 6
Alarma15 %QX38.6
84 Temp. Metal Cojin.
Guía Sup. Generador 2°
paso
GU*-K143 Módulo 2 entrada:
1 2
Grupo 16 Módulo 8, Salida 7
Alarma16 %QX38.7
85 Temp. Metal. Cojin.
Guía. Inf. Generador 1°
Paso
38GLMT1-2
GU*-K153
Módulo 2 entrada:
13 15
Grupo 17 Módulo 9, Salida 0
Alarma17 %QX58.0
86 Temp. Metal. Cojin.
Guía. Inf. Generador 2°
Paso
GU*-K154 Módulo 2 entrada:
13 15
Grupo 18 Módulo 9, Salida 1
Alarma18 %QX58.1
96 Temp. Aceite Cojin.
Guía Turbina
38TGQT1 Módulo 3 entrada:
7
Grupo 19 Módulo 9, Salida 2
Alarma19 %QX58.2
97 Temp. Metal Cojin.
Guía Turbina 1° paso
38TGB1
GU*-K141
Módulo 3 entrada:
3 5
Grupo 20 Módulo 9, Salida 3
Alarma20 %QX58.3
98 Temp. Metal Cojin.
Guía Turbina 2° paso
GU*-K154 Módulo 3 entrada:
3 5
Grupo 21 Módulo 9, Salida 4
Alarma21 %QX58.4
Tabla 45.Alarmas modificadas UCB Unidades Fase C.
Para la alarma #18 “Sobre temperatura Arroll Estator”, se dispone de 9
señales que llegan al PLC AC500 de los bobinados del estator: ESTB1-9,
estas señales se encuentran agrupadas en el Bloque de Función Grupo1
Alarmas_RTD teniendo como salida la señal Alarma1, como se puede
ver a continuación:
93
Figura 91. Agrupación temperaturas bobinados del estator Unidades Fase C
La salida de este Bloque de función Alarma1 está asignada al Módulo 7
DX522 salida0, siendo únicamente necesario el cableado de esta salida
hacia el relé UR*-K1 para la activación de la alarma “Sobre temperatura
Arroll Estator”
Para la alarma #19 “Sobre Temp. Hierro Estator” se dispone de 3 señales
que llegan al PLC AC500 de distinto puntos del núcleo del estator:
ESTN1-3, estas señales se encuentran agrupadas en el Bloque de Función
Grupo2 Alarmas_RTD teniendo como salida la señal Alarma2, como se
puede observar a continuación:
Figura 92. Agrupación temperaturas núcleo del estator Unidades Fase C
La salida de este Bloque de función Alarma2 está asignada al Módulo 7
DX522 salida1, siendo únicamente necesario el cableado de esta salida
hacia el relé UR*-K2 para la activación de la alarma “Sobre Temp.
Hierro Estator”
Para la alarma #35 “Sobre Temp Aire Gen.” se dispone de 6 señales que
llegan al PLC AC500 de la salida de aire de los radiadores del generador:
ASR1-6, estas señales no se encuentran agrupadas en ningún Bloque de
Función Alarmas_RTD por lo que esta parte de programa tendrá que ser
implementada tal como se observa a continuación:
94
Figura 93. Modificación para alarma #35 Unidades Fase C
También nos hace falta la inserción de un módulo adicional DX522,
cuando sea insertado, pasará a ser el módulo 8.
La salida del Bloque de función: Alarma9 está asignada al Módulo 8
DX522 salida0, siendo únicamente necesario el cableado de esta salida
hacia el relé 49 G-A para la activación de la alarma “Sobre Temp Aire
Gen”
Para la alarma #69 “Temp. Metal. Cojin. de Empuje 1° paso”, se dispone
de 3 señales que llegan al PLC AC500 del metal del cojinete de empuje:
MCCE1-MCCE3, estas tendrían que ser agrupadas en un Bloque de
Función Alarmas_RTD por lo que esta parte de programa tendrá que ser
implementada tal como se observa a continuación:
Figura 94. Modificación para alarma #69 Unidades Fase C
La salida del Bloque de función: Alarma10 está asignada al Módulo 8
DX522 salida1, siendo únicamente necesario el cableado de esta salida
hacia el relé GU*-K146 para la activación de la alarma “Temp. Metal.
Cojin. de Empuje 1° paso”
Para la alarma #70 “Temp. Metal. Cojin. de Empuje 2° paso”, se usan las
mismas señales de la alarma #69, estas son: MCCE1-MCCE3, y se las
agrupa en un Bloque de Función Alarmas_RTD por lo que esta parte de
programa tendrá que ser implementada tal como se observa a
continuación:
95
Figura 95. Modificación para alarma #70 Unidades Fase C
La salida del Bloque de función: Alarma11 está asignada al Módulo 8
DX522 salida2, siendo únicamente necesario el cableado de esta salida
hacia el relé GU*-K145 para la activación de la alarma “Temp. Metal.
Cojin. de Empuje 2° paso”
Para la alarma #71“Temp. Aceite Cojin Combinado 1° paso” se dispone
de 1 señal que llegan al PLC AC500 del aceite del cojinete combinado:
ACC, esta tendría que ser agrupadas en un Bloque de Función
Alarmas_RTD para su comparación con un nivel de alarma, al no existir
esta parte de programa tendrá que ser implementada tal como se observa
a continuación:
Figura 96. Modificación para alarma #71 Unidades Fase C
La salida del Bloque de función: Alarma12 está asignada al Módulo 8
DX522 salida3, siendo únicamente necesario el cableado de esta salida
hacia el relé GU*-K148 para la activación de la alarma “Temp. Aceite
Cojin Combinado 1° paso”
Para la alarma #72 “Temp. Aceite Cojin Combinado 2° paso” se usará la
misma señal que se usó en la alarma #71 del aceite del cojinete
combinado: ACC, esta tendría que ser agrupadas en un Bloque de
Función Alarmas_RTD para su comparación con un nivel de alarma, al
no existir esta parte de programa tendrá que ser implementada tal como
se observa a continuación:
Figura 97. Modificación para alarma #72 Unidades Fase C
La salida del Bloque de función: Alarma13 está asignada al Módulo 8
DX522 salida4, siendo únicamente necesario el cableado de esta salida
hacia el relé GU*-K147 para la activación de la alarma “Temp. Aceite
Cojin Combinado 2° paso”
Para la alarma #82 “Temp. Aceite Cojin. Guía Inf. Generador” se dispone
de 1 señal que llegan al PLC AC500 del aceite del cojinete guía inferior:
96
ACGI, esta seña tendría que ser agrupadas en un Bloque de Función
Alarmas_RTD para su comparación con un nivel de alarma, al no existir
esta parte de programa tendrá que ser implementada tal como se observa
a continuación:
Figura 98. Modificación para alarma #72 Unidades Fase C
La salida del Bloque de función: Alarma14 está asignada al Módulo 8
DX522 salida5, siendo únicamente necesario el cableado de esta salida
hacia el relé GU*-K152 para la activación de la alarma “Temp. Aceite
Cojin. Guía Inf. Generador”
Para la alarma #83“Temp. Metal Cojin. Guía Sup. Generador 1° paso” se
dispone de 2 señales que llegan al PLC AC500 del metal del cojinete
combinado: MCCG1 Y MCCG2, estas señales tendrían que ser
agrupadas en un Bloque de Función Alarmas_RTD para su comparación
con un nivel de alarma, al no existir esta parte de programa tendrá que ser
implementada tal como se observa a continuación:
Figura 99. Modificación para alarma #83 Unidades Fase C
La salida del Bloque de función: Alarma15 está asignada al Módulo 8
DX522 salida6, siendo únicamente necesario el cableado de esta salida
hacia el relé GU*-K144 para la activación de la alarma “Temp. Metal
Cojin. Guía Sup. Generador 1° paso”
Para la alarma #84 “Temp. Metal Cojin. Guía Sup. Generador 1° paso” se
usarán la mismas señales que se usaron en la alarma #83 del aceite del
metal del cojinete combinado: MCCG1 Y MCCG2, estas señales tendrían
que ser agrupadas en un Bloque de Función Alarmas_RTD para su
comparación con un nivel de alarma, al no existir esta parte de programa
tendrá que ser implementada tal como se observa a continuación:
Figura 100. Modificación para alarma #84 Unidades Fase C
La salida del Bloque de función: Alarma15 está asignada al Módulo 8
DX522 salida7, siendo únicamente necesario el cableado de esta salida
97
hacia el relé GU*-K143 para la activación de la alarma “Temp. Metal
Cojin. Guía Sup. Generador 2° paso”
Para la alarma #85“Temp. Metal. Cojin. Guía. Inf. Generador 1° Paso” se
dispone de 2 señales que llegan al PLC AC500 del metal del cojinete
inferior: MCGI1 Y MCGI2, estas señales tendrían que ser agrupadas en
un Bloque de Función Alarmas_RTD para su comparación con un nivel
de alarma, al no existir esta parte de programa tendrá que ser
implementada tal como se observa a continuación:
Figura 101. Modificación para alarma #85 Unidades Fase C
La salida del Bloque de función: Alarma17 está asignada al Módulo 9
DX522 salida0, siendo únicamente necesario el cableado de esta salida
hacia el relé GU*-K143 para la activación de la alarma “Temp. Metal.
Cojin. Guía. Inf. Generador 1° Paso”
Para la alarma #86 “Metal. Cojin. Guía. Inf. Generador 2° Paso” se
usarán la mismas señales que se usaron en la alarma #85 del metal del
cojinete inferior: MCGI1 Y MCGI2, estas señales tendrían que ser
agrupadas en un Bloque de Función Alarmas_RTD para su comparación
con un nivel de alarma, al no existir esta parte de programa tendrá que ser
implementada tal como se observa a continuación:
Figura 102. Modificación para alarma #86 Unidades Fase C
La salida del Bloque de función: Alarma18 está asignada al Módulo 9
DX522 salida1, siendo únicamente necesario el cableado de esta salida
hacia el relé GU*-K144 para la activación de la alarma “Temp. Metal.
Cojin. Guía. Inf. Generador 2° Paso”
Para la alarma #96“Temp. Aceite Cojin. Guía Turbina” se dispone de 1
señales que llegan al PLC AC500 del aceite del cojinete turbina: ACGT ,
esta señal tendría que ser agrupadas en un Bloque de Función
Alarmas_RTD para su comparación con un nivel de alarma, al no existir
esta parte de programa tendrá que ser implementada tal como se observa
a continuación:
98
Figura 103. Modificación para alarma #96 Unidades Fase C
La salida del Bloque de función: Alarma19 está asignada al Módulo 9
DX522 salida2, siendo únicamente necesario el cableado de esta salida
en lugar del contacto del termómetro 38TGQT1para la activación de la
alarma “Temp. Aceite Cojin. Guía Turbina”
Para la alarma #97“Temp. Metal Cojin. Guía Turbina 1° paso” se dispone
de 2 señales que llegan al PLC AC500 del metal del cojinete turbina:
MCGT1 Y MCGT2, estas señales tendrían que ser agrupadas en un
Bloque de Función Alarmas_RTD para su comparación con un nivel de
alarma, al no existir esta parte de programa tendrá que ser implementada
tal como se observa a continuación:
Figura 104. . Modificación para alarma #97 Unidades Fase C
La salida del Bloque de función: Alarma18 está asignada al Módulo 9
DX522 salida3, siendo únicamente necesario el cableado de esta salida
hacia el relé GU*-K141 para la activación de la alarma “Temp. Metal
Cojin. Guía Turbina 1° paso”
Para la alarma #98 “Temp. Metal Cojin. Guía Turbina 2° paso” se usarán
la mismas señales que se usaron en la alarma #97 del metal del cojinete
turbina: MCGT1 Y MCGT2, estas señales tendrían que ser agrupadas en
un Bloque de Función Alarmas_RTD para su comparación con un nivel
de alarma, al no existir esta parte de programa tendrá que ser
implementada tal como se observa a continuación:
Figura 105. Modificación para alarma #98 Unidades Fase C
La salida del Bloque de función: Alarma21 está asignada al Módulo 9
DX522 salida4, siendo únicamente necesario el cableado de esta salida
hacia el relé GU*-K154 para la activación de la alarma “Temp. Metal
Cojin. Guía Turbina 2° paso”
99
4.6.4 Diseño de interface de Usuario HMI
La Sigla HMI es la abreviación en ingles de Interface Hombre Máquina. Los
sistemas HMI podemos pensarlos como una “ventana” de un proceso, esta ventana
puede estar en dispositivos especiales como paneles de operador o en una
computadora. [27]
Funciones de un HMI: [27]
Monitoreo. Es la habilidad de obtener y mostrar datos del sistema en tiempo
real. Estos datos se pueden mostrar como número, texto o gráficos que
permitan una lectura más fácil de interpretar.
Supervisión. Permite junto con el monitoreo la posibilidad de ajustar las
condiciones de trabajo.
Alarmas. Es la capacidad de reconocer eventos excepcionales dentro dl
proceso y reportar estos eventos
Los terminales de operador (HMI) de ABB se distinguen por su robustez y facilidad
de uso, proporcionando toda la información pertinente de las plantas de producción y
máquinas en un solo toque. [31]
La oferta HMI consta de dos gamas de producto:
La gama de terminales de operador CP600 ofrece terminales táctiles en color
desde 4,3" hasta 15". [35]
Resolución Tamaño pantalla Tipo Peso (1 pieza) kg
480 x 272 4.3" CP620 0.95
320 x 240 5.7" CP630 1.15
800 x 480 7.0" CP635 1.1
800 x 600 10.4" CP650 2.1
800 x 600 12.1" CP660 2.9
1024 x 768 15.0" CP675 3.8
480 x 272 4.3" CP620-WEB 0.95
320 x 240 5.7" CP630-WEB 1.15
800 x 480 7.0" CP635-WEB 1.1
800 x 600 10.4" CP650-WEB 2.1
800 x 600 12.1" CP660-WEB 2.9
1024 x 768 15.0" CP675-WEB 3.8
Tabla 46. Terminales de operador series CP600
Descripción Tipo Peso (1 pieza) kg
Cable de comunicación RS232 CP600-AC500 TK681 0.13
Tabla 47. Cable de comunicación terminal de operador CP600 <-> PLC
La gama de terminales de operador CP400 cuenta con terminales táctiles
monocromáticos de 3,5" y 5,7". [35]
Resolución Tamaño pantalla Tipo Peso (1 pieza) kg
240 x 240 3.5", 16 niveles de gris CP415M 0.23
320 x 240 5.7", 16 niveles de azul CP430M 0.810
Tabla 48. Terminales de operador series CP400
Conexión en
lado de
Descripción Tipo Peso (1 pieza) kg
100
CP400
Sub-D 9 Conexión para COM1, largo 4 m TK401 0.18
Sub-D25 Conexión para COM2, largo 4m TK402 0.23
Tabla 49. Cables de programación terminales de operador series CP400
Conexión en lado de PLC PLC Tipo Peso (1 pieza) kg
Sub-D 9 AC500 TK405 0.13
Tabla 50. Cables de comunicación terminal de operador CP400 <-> PLC
En el PLC ABB AC500 del Sistema de adquisición y monitoreo de las temperaturas
de las Unidades de generación de la Central Paute tenemos disponible el puerto DB9
COM2, ya que el puerto COM1 se utiliza para establecer comunicación Modbus con
la RTU del SCADA, se propone usar un terminal de operador de la serie CP600,
específicamente el CP635.
El terminal CP635 es un terminal de operador de 7”, pantalla TFT touchscreen, 64K
colores, resolución 800 x 480 pixeles ,posee luz de fondo LED con una vida útil de
40000 h a 25°C, tiene protección frontal I66 y protección posterior IP20, posee un
puerto serie RS-232, RS-485, RS-422 programable vía software, una tensión de
alimentación de 24V con un consumo de corriente de0,7A, [28] las demás
características se pueden observar en el anexo 7.
Figura 106. Terminal de operador CP63596
La conexión al PLC AC500 se la hará en protocolo Modbus RTU y conectado al
puerto COM2 del PLC, a través del cable TK681.
Figura 107. Conexión PLC AC500 a panel de operador CP635
El cable TK681 es el cable de comunicación usado por los terminales de operador de
la serie CP600 para comunicación serial.
96
ABB, CP600 dispositivos,2015-03-30, http://www.abb.com.ec/product/db0094db009472/0bd27af63030129dc1257d2e003d0bfa.aspx?tabKey=2&gid=ABB1SAP535100R0001&cid=9AAC177489
101
Figura 108. Cable TK681 para terminal de Operador CP63597
Para la programación de terminales de operador CP600 el software es “Panel builder
600”, el cual viene incluido con el terminal de operador y con la correspondiente
documentación correspondiente.
A continuación se puede observar las diferentes pantallas de visualización de la
propuesta de HMI, realizadas y simuladas en visualización del PS Control Builder:
En primer lugar se muestra la pantalla principal, desde esta podemos acceder a las
diferentes partes de las Unidades de generación:
Figura 109. Pantalla principal de HMI propuesto
La siguiente pantalla es la del generador propiamente, en ella se pueden apreciar las
distintas partes del generador, a las cuales se puede ir accediendo para que nos
indique los valores de temperaturas correspondientes, también dispone de opción
para regresar a la pantalla principal:
97
ABB, CP600 Accesorios,2015-03-30, http://www.abb.com/product/db0094db009472/b082f4f6c7d20d7cc1257c5200258683.aspx?tabKey=2&gid=ABB1SAP500981R0001&cid=9AAC177498
102
Figura 110. Pantalla del Generador en HMI
Se puede acceder desde la pantalla del Generador a sus diferentes partes, para así
visualizar los valores de temperaturas, por ejemplo del estator:
Figura 111. Pantalla de temperaturas del Estator
A continuación tendríamos la pantalla del transformador, en ella se podrá visualizar
las temperaturas de los devanados y del aceite, como se observa a continuación:
103
Figura 112. Pantalla del Transformador en HMI
También tenemos pantalla para el regulador :
Figura 113. Pantalla del regulador en HMI
Por último la pantalla del Sistema de Agua de enfriamiento( SAE):
104
Figura 114. Pantalla del SAE en HMI
Todas las medidas se alarmarán (fondo rojo) cuando la medida supere el nivel de
alarma correspondiente.
A continuación en la siguiente tabla se tiene un precio de lista de ABB Ecuador del
HMI CP635:
Código Tipo Descripción PVP
CP635-WEB 1SAP535200R0001
- 7", 800x480 pix, TFT color, 64K colores,
LED, protección frontal IP66, protección
posterior IP20, 24 Vdc (18 a 30), 256MB
RAM tipo DDR, OPC.
'- 2x100Mbits(función switch integrada)
ethernet, 2 puertos USB, 1 puerto serial
RS232-RS485-RS422 configurable por
software, 2 slot para módulos de
expansión, 1 slot para tarjeta SD,
$ 1.955,79
Tabla 51. Precio de lista HMI CP635
4.7 Procedimientos de mantenimiento para los registradores de temperatura
Mantenimiento es el conjunto de operaciones que se realizan para que un
equipamiento reúna las condiciones para el propósito para el que fue construido [28],
existen dos tipos de mantenimiento:
Mantenimiento Preventivo. Tiene por misión mantener un nivel de servicio
determinado en los equipos, programando las intervenciones de sus puntos
vulnerables en el momento más oportuno, se interviene aunque el equipo no
haya dado ningún síntoma de tener un problema con la finalidad de prevenir
averías en el sistema. [29]
El PLC es un componente electrónico y como tal la probabilidad de avería es
alta en el momento de la instalación y las primeras veces de funcionamiento,
pero una vez pasado ese periodo la probabilidad de daño baja constantemente.
[30]
105
El PLC ABB AC500 como cualquier otra máquina, necesita de un
mantenimiento preventivo o inspección periódica, aunque estos equipos
tienen una fiabilidad alta. [30]
Para el Sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas se propone un
sencillo programa de mantenimiento, para tener al día el sistema y evitar
posibles contratiempos. Básicamente se propone limpieza y revisión de
hardware, con una periodicidad anual (12 meses), durante los mantenimientos
anuales programados que se realizan a los diferentes equipos de las Unidades
de generación, principalmente el mantenimiento puede ser:
o INSPECCION VISUAL.
Realizar una inspección visual de la carcasa exterior de la Fuente, CPU y
Módulos de E/S del PLC AC500, para detectar algún conector que esté a
punto de soltarse, estado de suciedad, detectar humedad, y el estado de las
borneras y cables que van al PLC.
o LIMPIEZA
La Acumulación de polvo y la condensación de aceite de Casa de
máquinas de la central son muy perjudiciales para el PLC AC500, ya que
aunque no trabaja con tensiones elevadas se puede llegar a perder el
aislamiento de las conexiones y provocar pequeños cortocircuitos.
Sobre un PLC limpio siempre es más fácil detectar una avería y más
confortable trabajar sobre él.
o REAJUSTE DE CONEXIONES
Debido a las vibraciones propias de una central de generación se pueden
aflojar borneras y conexiones por lo que es recomendable un reajuste de
todas las conexiones de los dispositivos de entradas y salidas, tanto
analógicas como digitales. Previniéndose con esto futuras averías
inesperadas.
o MEDICION FUENTE DE ALIMENTACIÓN
Realizar la medición de los voltajes de entrada y salida de la Fuente ABB
CP-S 24/5.0 registrando estos valores y verificando que se encuentren
dentro de su rango normal de operación.
o REVISIÓN DE PARAMETROS
Una revisión de todos los parámetros es importante para verificar que
todos los valores de trabajo estén correctamente en el PLC.
ALMACENAMIENTO DE LA INFORMACIÓN
Como sabemos, una de las ventajas de los PLCs sobre la lógica cableada
es la posibilidad de introducir, borrar y modificar los programas, pero
106
también la de poder grabarlos y almacenarlos, mediante los utilitarios
provistos por los fabricantes.
Por ello, una vez realizado un programa, verificado y simulado, para
ponerlo en funcionamiento, es necesario grabarlo, y crear un archivo de
programas perfectamente identificables.
Las herramientas y aparatos necesarios para esta labor de Mantenimiento
preventivo serían:
• Limpia contactos electrónicos ( OMYA ECT-39)
• Aspiradora / sopladora
• Algún tipo de desengrasante o solvente, donde lo amerite
• Herramientas de instalador (desarmadores, pinzas, cortadora, alicate)
• Multímetro digital.
• Osciloscopio.
• Etc.
Mantenimiento Correctivo. Es el conjunto de tareas destinadas a corregir los
defectos que se van presentando en el sistema y que son comunicados al
departamento de mantenimiento por los usuarios. [29]
El principal elemento del Sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas
es el PLC ABB AC500 que para el mantenimiento es considerado como una
caja estanca o negra a la que no se puede acceder por dentro para efectuar una
reparación, ya que ésta siempre deber ser realizada por personal autorizado
por el fabricante. [30]
Lo normal es que frente a una avería del PLC se proceda a su sustitución y
programación de nuevo. Si se puede observar que la avería está en uno de los
módulos se puede sustituir solo este módulo dejando el resto del PLC
operativo.
La detección de averías imputables al PLC se determina generalmente por la
lista de mensajes de error correspondientes:
El PLC AC500 posee un sistema de diagnóstico que permite administrar un
máximo de 100 mensajes de error. Se puede usar cualquiera de las diferentes
formas de acceder a los mensajes de error que son:
Diagnóstico en el PLC mediante el LED “ERR”, el teclado y pantalla
Visualización en texto plano de mensajes de erros en la línea de estado
de Control Builder en el modo en línea.
Diagnóstico con los comandos del explorador del PLC de Control
Builder
Diagnóstico con ayuda del programa del usuario y empleando los
bloques de diagnóstico de la biblioteca SysInt_AC500_Vxx.LIB
107
Luego de verificar el error o alarma correspondiente, se procederá con ayuda
de planos y manuales a la revisión del sistema o parte alarmada, para la
resolución del problema.
4.8 Elaboración del manual de operaciones
El Sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas de las Unidades de
Generación de la Central Paute Molino está controlado por un PLC ABB AC500,
con una CPU PM581 el cual está montado en una base de terminal de CPU TB511
(1 slot para 1 módulo de comunicaciones).
Para la lectura de las temperaturas desde los diferentes sensores de temperatura,
dispone de cinco módulos de entradas analógicas AI523 para las Unidades de Fase
AB y 7 módulos AI523 en las Unidades de Fase C, y tanto en las Unidades de Fase
AB como en las de la Fase C dispone de un módulo E/S digitales DX522.
Los módulos AI523 están montados en Unidades terminales TU515 y el módulo
DX522 se monta en Unidad de terminal TU531
Fuente de alimentación
El Sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas de las Unidades de
Generación de la central hidroeléctrica Paute Molino tiene como tensión de proceso
24 VCC, voltaje suministrado por la fuente ABB CP-S 24/5.0 (120W). Esta fuente se
alimenta se alimenta desde el panel de Corriente Continua de cada Unidad PCC-U*.
Indicadores y elementos operativos del panel frontal de la CPU PM581
La CPU PM581 tiene los siguientes indicadores y elementos operativos: [14]
Figura 115. Indicadores y elementos operativos del panel frontal de la CPU PM58198
Pantalla LCD retro iluminada.
1 .Pantalla de estado con seis elementos de 7 segmentos para visualización de:
estado de la CPU (ejemplo: RUN [marcha] o STOP [paro]), códigos y tipos de
error, y modificaciones de las direcciones y parámetros de los módulos de
comunicación integrados.
98
ABB, AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation V2.3.0, Art. Cit.
108
2 .Indicadores triangulares. Que Señalan el elemento seleccionado más reciente
(activo)
3 .Indicadores cuadrados. Que indican que existe comunicación entre la CPU y
el bus
4. Led de estado. Con el siguiente significado: LED Color Función
PWR Verde indica que la alimentación de la CPU está conectada
RUN Verde indica que la CPU está funcionando (se apaga con la orden de paro)
ERR Rojo indica que se ha producido un error (se apaga después de confirmar el
error)
Tabla 52.Significado de los led de estado CPU PM58199
5. Pulsadores. Sirven para controlar manualmente La CPU desde el panel
frontal:
Botón Significado
RUN Permite poner en marcha (modo RUN) y detener (modo STOP) la CPU
VAL Reservado para usos futuros
ESC ESCAPE, abandonar el menú sin guardar los cambios
OK ACEPTAR, abandonar el menú después de guardar los cambios
DIAG Diagnóstico, evaluación detallada de un mensaje de error
CFG Establezca una dirección para ARCNET, CS31 y FBP y una dirección IP para
Ethernet
Desplace la selección hacia arriba o incrementar el valor (p. ej., de la dirección) en
1
Desplace la selección hacia abajo o reducir el valor (p. ej., de la dirección) en 1
Tabla 53. Significado de los pulsadores de CPU PM581100
Visualización de mensajes de error (códigos de error) en la CPU PM581 del
AC500
La pantalla LCD normalmente está apagada, cuando se produce un error, se ilumina
de color rojo el LED de error, se ilumina la pantalla y se muestra un código de error.
Un error siempre se compone de una categoría de error (E1 a E4) y un número (de 0
a 63) que indica el identificador del error, lo que permite reconocerlo directamente.
Es posible visualizar las siguientes categorías de error: [14]
Categoría
de error
Tipo Significado Ejemplo
E1 Error
fatal
No puede garantizarse el correcto
funcionamiento del sistema operativo.
Error en la suma de
comprobación de la
memoria Flash o error de
RAM
E2 Error
grave
El sistema operativo funciona sin
problemas, pero no es posible garantizar
la correcta ejecución del programa de
usuario.
Error en la suma de
comprobación de la
memoria Flash de usuario,
con independencia de la
duración de la tarea
E3 Error
leve
La interrupción del programa de usuario
por parte del sistema operativo
No ha sido posible
programar la memoria
99
ABB, AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation V2.3.0, Art. Cit.. 100
Idem.
109
dependerá de la aplicación en cuestión.
El usuario debe elegir la opción que
considere necesaria.
flash, fallo en el módulo
de E/S.
E4 Aviso Error en periférico (p. ej., E/S) que
podría tener otros efectos en el futuro. El
usuario debe decidir qué medida
adoptar.
Cortocircuito en un
módulo de E/S, pila
gastada o ausente.
Tabla 54. Categoría de errores CPU PM581101
A continuación los identificadores de error:
Error Significado Error Significado
0 General 33 Wait reset (espera de restauración)
1 Wrong value (valor incorrecto) 34 Wait ready (espera de estado "listo")
2 Invalid value (valor no válido) 35 Wait run (espera de marcha)
3 Timeout (tiempo de espera) 36 Wait com (espera de comunicación)
4 Highest level (nivel máximo) 37 Cycle time (tiempo de ciclo)
5 High level (nivel alto) 38 Exception (excepción)
6 Low level (nivel bajo) 39 Unknown POU (POU desconocido)
7 Lowest level (nivel mínimo) 40 Version (versión)
8 Empty or missing (agotada o no
instalada)
41 Transmit (transmisión)
9 Full (llena) 42 Receive (recepción)
10 Too big / overflow (Demasiado grande
/ desbordamiento)
43 Internal (interno)
11 Too small (demasiado pequeña) 44 No adjustment values (no hay valores de
ajuste)
12 Read (lectura) 45 Cut wire (rotura de cable)
13 Write (escritura) 46 Overload (sobrecarga)
14 Delete (borrado) 47 Short circuit (cortocircuito)
15 Alloc memory (asignación de
memoria)
48 Overload / Cut wire (sobrecarga/rotura de
cable)
16 Free memory (memoria libre) 49 Short-circuit / Cut wire
(cortocircuito/rotura de cable)
17 Access (acceso) 50 Overload / Short-circuit
(sobrecarga/cortocircuito)
18 Test (prueba) 51 Overload / Short-circuit / Cut wire
(sobrecarga/cortocircuito/rotura de cable)
19 Checksum (suma de comprobación) 52 Lost value (valor perdido)
20 Message (mensaje) 53 Changed (cambiado)
21 Put message (envío de mensaje) 54 Conflict (conflicto)
22 Get message (recepción de mensaje) 55 Tolerance (tolerancia)
23 Wait message (espera de mensaje) 56
24 Message deleted (mensaje borrado) 57
25 Wait answer (espera de respuesta) 58
26 Config data (datos de configuración) 59
27 No config (no hay configuración) 60
28 Different config (diferente
configuración)
61
29 Write config (escritura de
configuración)
62
30 Read config (lectura de configuración) 63
(máx.)
others (otros)
31 Wrong type or model (tipo o modelo
incorrecto)
32 Unknown type or model (tipo o
101
ABB, AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation V2.3.0, Art. Cit.
110
modelo desconocido)
Tabla 55. Identificador de error102
Hay otros cuatro códigos de error detallados (d1 a d4) que definen el error con más
precisión:
E1...E4 = 00...63 (identificador de
error)
P. ej., valor incorrecto, error en la suma de comprobación,
cortocircuito, pila gastada o ausente, etc., visualizado directamente
en la pantalla LCD
-> d1 = 000...015 Indica el componente del que proviene el error (módulo de
comunicaciones, CPU, COM1, FBP, bus de E/S, etc.)
d2 = 000...255 Señala el dispositivo del componente que presenta el error
d3 = 000...030 Señala la parte del módulo que presenta el error (ranura)
d4 = 000...031 Señala el canal del módulo
Tabla 56. Códigos de error detallados103
Configuración del PLC
La selección de la CPU PM581 se lo realiza en “Configuraciones del Sistema del
Destino” en la pestaña “recursos” dentro del “Organizador de Objetos” del programa
Control Builder PS501.
Figura 116. Selección de CPU de PLC AC500
Se emplean parámetros para configurar los siguientes elementos:
Elemento Configuración
Parámetros de la CPU Parámetros de la CPU
E/S E/S digitales y analógicas integradas, por ejemplo, 6 DI + 6
DO + 2 AI + 1 AO.
Bus de E/S Módulos de E/S conectados directamente a la CPU.
Interfaces Interfaces serie COM1 y COM2.
Tabla 57. Elementos a configurarse según parámetros104
102
ABB, AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation V2.3.0, Art. Cit. 103
Idem. 104
Idem.
111
Las reglas siguientes se aplican en todas las ventanas que contengan parámetros de
módulos:
Index: es un número consecutivo (i) que numera los parámetros del módulo.
Name: Nombre del parámetro.
Value: Valor del parámetro; puede modificarse.
Inicialmente se muestra el valor por defecto. Los valores pueden ajustarse
directamente o mediante nombres simbólicos. Para modificar un valor, haga
clic en el campo de edición o seleccione una de las entradas de la lista
desplegable.
Default: Valor por defecto del parámetro.
Min.: Valor mínimo del parámetro
Max.: Valor máximo del parámetro
Para configurar los parámetros de la CPU es necesario seleccionar “CPU parameters”
en el árbol de configuración, se abre la configuración como se muestra en la
siguiente figura:
Figura 117.Configuración parámetros de CPU
Pueden ajustarse los siguientes parámetros:
Parámetro Valor
por
defecto
Valor Significado
Auto run /
Start of user program
when voltage ON
On On Si la memoria flash contiene un proyecto válido,
este se carga en la RAM y se ejecuta cuando se
conecta la alimentación del controlador.
Off Si la memoria flash contiene un proyecto válido,
este se carga en la RAM, pero no se ejecuta,
cuando se conecta la alimentación del
controlador.
Error LED On On El LED de error se ilumina con todas las
categorías de error.
Off_by_E4 El LED de error no indica los avisos (E4).
Off_by_E3 El LED de error no indica los avisos (E4) ni los
errores leves (E3).
Check battery On On Se comprueba la disponibilidad y estado de la
pila. Si no hay ninguna pila disponible o está
agotada, se genera un aviso (E4) y el LED ERR
se ilumina.
Off No se comprueba la pila. No se genera ningún
aviso (E4). El resultado es el mismo incluso si
hay instalada una pila agotada.
Behavior of outputs in
case of stop
Off in
hardware
and
Off in
hardware and
online
En caso de paro, todas las salidas del hardware y
de la visualización en línea adoptan el valor
FALSE o 0.
112
online Off in
hardware and
actual state
online
En caso de paro, todas las salidas del hardware
adoptan el valor FALSE o 0. La visualización en
línea indica el estado del último ciclo del
programa de usuario.
Actual state
in hardware
and online
Las salidas del hardware y la visualización en
línea se mantienen en el estado del último ciclo
del programa de usuario.
Stop un error clases No
efecto
No efecto El programa de usuario no se detiene en caso de
producirse un error (excepción: las clases de
error E1 y E2 siempre detienen el PLC).
E1 El programa de usuario se detiene si se produce
un error fatal (E1).
E2 El programa de usuario se detiene si se produce
un error fatal o grave (E1 o E2, respectivamente).
E3 El programa de usuario se detiene si se produce
un error fatal, grave o leve (E1-E3).
E4 El programa de usuario se detiene si se produce
un error fatal, grave o leve (E1-E3), o bien un
aviso (E4).
Warmstart on E2 Off Off El arranque en caliente no se lleva a cabo en caso
de producirse un error fatal (E2).
On El arranque en caliente se lleva a cabo
automáticamente en caso de producirse un error
fatal (E2). (V1.2.0 o superior)
Tabla 58.Parámetros de CPU105
Módulos de entrada analógicos AI523, Módulo E/S digitales DX 522
Los Módulos de E/S tanto analógicos como digitales se ajustan en “configuración
del mando” en la pestaña de recursos del “organizador de objetos” del Software
Control Builder PS501.
Para que las entradas o salidas de los módulos de entradas y salidas conectadas al bus
de E/S estén disponibles en el proyecto, es necesario reproducir el hardware en la
configuración del PLC. [14] Esto se lo realiza haciendo clic con el botón derecho del
ratón en el elemento “I/O Bus” del árbol de configuración, se abre un menú
contextual en el que se puede cambiar el modo del bus de E/S. Seleccione "Anexar
Subelemento". El submenú muestra todos los módulos de entradas y salidas
disponibles:
105
ABB, AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation V2.3.0, Art. Cit.
113
Figura 118. Inserción de módulos de E/S
Se selecciona el módulo deseado en función de la configuración del hardware y se
repite este paso para todos los módulos. Es posible añadir un máximo de 10 módulos
de entradas y salidas al bus de E/S.
Si se añade el número máximo de módulos, la opción " Anexar Subelemento " del
menú contextual deja de ser seleccionable. Es posible modificar la configuración
eliminando módulos e insertando o añadiendo otros.
Todas las entradas o salidas del módulo se crean cuando este se inserta. En el caso de
los módulos digitales, los canales están disponibles como WORD, BYTE y BOOL.
Desde la versión V1.2 de Control Builder, se abre la pestaña "Base parameters".
Donde es posible introducir el nombre del módulo en el Campo Comentario. Este
nombre también aparece en el árbol.
Figura 119. Parámetros de base de módulos de E/S106
El módulo de entradas analógica AI523 contiene 16 canales analógicos
configurables. Debido a que las entradas analógicas también pueden configurarse
como entradas digitales, el bit 0 de cada canal está igualmente disponible como
BOOL.
Para la configuración de los canales, tenemos que seleccionar el canal
correspondiente, y seleccionar la pestaña “Parámetros de Canal”:
106
ABB, AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation V2.3.0, Art. Cit.
114
Figura 120. Configuración de Canal de módulo analógico AI523
Para los 16 canales de entrada del módulo AI 523 se tienen los siguientes
parámetros:
Channel configuration
Valor interno Modos de funcionamiento de las entradas analógicas
0 Sin utilizar (por defecto)
1 Entrada analógica 0...10 V
2 Entrada digital
3 Entrada analógica 0...20 mA
4 Entrada analógica 4...20 mA
5 Entrada analógica -10 V...+10 V
8 Entrada analógica Pt100, -50 °C...+400 °C (dos hilos)
9 Entrada analógica Pt100, -50 °C...+400 °C (tres hilos), requiere 2 canales )
10 Entrada analógica 0...10 V mediante entradas diferenciales, requiere dos canales )
11 Entrada analógica -10 V...+10 V mediante entradas diferenciales, requiere dos canales )
14 Entrada analógica Pt100, -50 °C...+70 °C (dos hilos)
15 Entrada analógica Pt100, -50 °C...+70 °C (tres hilos), requiere 2 canales )
16 Entrada analógica Pt1000, -50 °C...+400 °C (dos hilos)
17 Entrada analógica Pt1000, -50 °C...+400 °C (tres hilos), requiere 2 canales )
18 Entrada analógica Ni1000, -50 °C...+150 °C (dos hilos)
19 Entrada analógica Ni1000, -50 °C...+150 °C (tres hilos), requiere 2 canales )
Tabla 59. Channel configuration de las entradas analógicas módulo AI523107
El Sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas de las Unidades de
Generación de la Central Paute Molino básicamente utiliza 2 tipos modos de
funcionamiento de las entradas analógicas: Entrada analógica Pt100, -50°C … +
400°C (tres hilos) y Entrada analógica de 4…20 mA
Channel monitoring
Valor interno Monitorización
0 Factibilidad, circuito abierto (rotura de hilo) y cortocircuito
1 Circuito abierto y cortocircuito
2 Factibilidad
3 Sin monitorización
Tabla 60. Channel monitoring de las entradas analógicas módulo AI523
Los canales de entradas analógicas del módulo AI523 del Sistema de adquisición y
monitoreo de temperaturas tienen en su configuración de “Channel monitoring”
seleccionado el valor de “Factibilidad, circuito abierto (rotura de hilo) y
cortocircuito”.
115
El módulo de entradas/salidas digitales DX522 contiene 16 canales con las siguientes
características:
8 entradas digitales de 24 V CC
8 salidas de relé digitales
Ajuste del protocolo de las interfaces serie
Las interfaces serie están ajustadas, por defecto, para "Online access", lo que
significa que el acceso se realiza con ayuda de Control Builder.
El protocolo de las interfaces serie se cambia haciendo clic con el botón derecho del
ratón en la interfaz "COM1" o "COM2", en el árbol de configuración y
seleccionando la opción "Reemplazar módulo" en el menú contextual, pudiéndose
escoger las opciones mostradas a continuación: [14]
Figura 121. Configuración de protocolo en Interfaces serie.108
Si un puerto es seleccionado para el protocolo MODBUS se pueden ajustar los
siguientes valores:
Parámetro Valor
por defecto
Valor Significado
Enable login Disabled Disabled No se realiza ninguna comprobación del telegrama de
inicio de sesión de Control Builder.
Enabled Los telegramas recibidos se comprueban en relación
con la secuencia de inicio de sesión de Control
Builder. Si se detecta la secuencia, el ajuste del
protocolo cambia a "Online access".
-> disponible desde la versión V1.2.0 del firmware
RTS control None None No hay control RTS (no para las CPU PM55x y
PM56x)
Telegram Se activa el control RTS del telegrama
-> disponible desde la versión V1.2.0 del firmware
TLS 0 0...65535 Tiempo de funcionamiento del soporte en ms o
caracteres (TLS > CDLY)
-> disponible desde la versión V1.2.0 del firmware
CDLY 0 0...65535 Tiempo de retardo del soporte en ms o caracteres
(CDLY <= TLS)
-> disponible desde la versión V1.2.0 del firmware
Telegram
ending value
3 0...65535 Número de caracteres del tiempo de espera de carácter
108
ABB, AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation V2.3.0, Art. Cit.
116
Handshake None None No hay control de flujo
RTS/CTS Enlace de hardware
-> disponible desde la versión V1.2.0 del firmware
XON/XOFF Enlace del software
-> Pendiente de implementación
Baudrate 19200 300
1200
4800
9600
14400
19200
38400
57600
115200
125000
187500
Longitud de los caracteres en bits/s
Parity Even None Sin paridad
Odd Paridad impar
Even Paridad par
Mark Bit de paridad = TRUE
Space Bit de paridad = FALSE
Data bits 8 5, 6, 7, 8 Número de bits de datos, 5 a 8
Stop bits 1 1, 2 Número de bits de parada, 1 o 2
Operation
mode
None None None
Master Master
Slave Slave
Dirección 0 0...255 Dirección del esclavo Modbus
Disable write
to %MB0.x
from
0 0...65535 Deshabilitar acceso de escritura en el segmento 0
desde %MB0.x
Disable write
to %MB0.x
to
0 0...65535 Deshabilitar acceso de escritura en el segmento 0 hasta
%MB0.x
Disable read
to %MB0.x
from
0 0...65535 Deshabilitar acceso de lectura en el segmento 0 desde
%MB0.x
Disable read
to %MB0.x
to
0 0...65535 Deshabilitar acceso de lectura en el segmento 0 hasta
%MB0.x
Disable write
to %MB1.x
from
0 0...65535 Deshabilitar acceso de escritura en el segmento 1
desde %MB1.x
Disable write
to %MB1.x
to
0 0...65535 Deshabilitar acceso de escritura en el segmento 1 hasta
%MB1.x
Disable read
to %MB1.x
from
0 0...65535 Deshabilitar acceso de lectura en el segmento 1 desde
%MB1.x
Disable read
to %MB1.x
to
0 0...65535 Deshabilitar acceso de lectura en el segmento 1 hasta
%MB1.x
Tabla 61.Ajustes de protocolo MODBUS109
En el Sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas de las Unidades de la
Central Paute Molino COM1 se encuentra configurado como Modbus slave, a una
tasa de baudios de 38400, sin bit de paridad, con 8 bits de datos y uno de parada. Es
por este puerto por donde se entregara la información hacia la RTU Harris D20 para
intercambio de información con el sistema SCADA XA21 de la Central.
109
ABB, AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation V2.3.0, Art. Cit.
117
Figura 122.Configuración de puerto serie COM1
El puerto COM 2 en nuestro proyecto tiene su configuración por defecto de “Online
access”, con una tasa de baudios de 19200, sin bit de paridad, 8 bits de datos y 1 bit
de parada.
Figura 123. Configuración de puerto serie COM2
Compilación del proyecto.
Asegúrese de haber guardado el proyecto antes de compilarlo. La compilación del
programa se realiza con las opciones de menú “Proyecto/Compilar” o
“Proyecto/Compilar todo”. [32]
Si se utiliza el comando “Compilar” solamente se recompilan las POU
modificadas.
Si se ejecuta el comando “Compilar todo” se recompila todo el proyecto
(todas las POU).
Figura 124. Compilación de proyecto.
Cables de programación.
Se utiliza para fines de programación el cable TK501, conecta la interface serie
COM de 9 polos de un PC con la interfaz serie COM2 de la CPU AC500 PM581, en
la figura a continuación se puede observan su configuración:
118
Figura 125. Cable de programación TK501110
Conector PC (interfaz COM) SUB-D, 9 polos, hembra
Conector CPU del AC500 (COM2) SUB-D, 9 polos, macho
Longitud de los cables 5 m
Tipo de cable LiYCY 5 x 0,14 mm², apantallado
Peso 220 g
Tabla 62. Datos técnicos cable de programación TK501111
El cable TK502 se usa para fines de programación, conecta la interfaz serie COM de
9 polos de un PC con la interfaz serie COM1 de las CPU AC500 PM581.A
continuación se puede observar su configuración:
110
ABB, AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation V2.3.0, Art. Cit. 111
Idem.
119
Figura 126. Cable de programación TK502112
Conector PC (interfaz COM) SUB-D, 9 polos, hembra
Conector CPU del AC500 (COM1) Bloque de terminales, 9 polos, hembra
Longitud de los cables 5 m
Tipo de cable LiYCY 5 x 0,14 mm², apantallado
Peso 220 g
Tabla 63. Datos técnicos cable de programación TK502113
Usado también para fines de programación, el cable de programación TK503 conecta
la interfaz USB de un PC con la interfaz serie de una CPU AC500. Para su uso en la
PC es necesario instalar el controlador de dispositivo.
Conector PC (interfaz USB) Conector USB de tipo A
Conector CPU del AC500 SUB-D, 9 polos, macho
Longitud: 3 m
Tabla 64. Datos técnicos cable de programación TK503114
Utilizado para fines de programación, el cable de programación TK504 conecta la
interface USB de un PC con la interface serie de una CPU AC500 PM581
Conector PC (interfaz USB) Conector USB de tipo A
Conector CPU del AC500 Conductores simples
Longitud: 3 m
Tabla 65. Datos técnicos cable de programación TK504
112
ABB, AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation V2.3.0, Art. Cit. 113
Idem. 114
Idem.
120
Configuración de los parámetros de comunicación
Antes de poder descargar el programa compilado desde el ordenador al PLC, debe
configurar los parámetros de comunicación: [32]
1. Seleccione el menú “En línea/ Parámetros de comunicación/Gateway” y a
continuación “Local” en la lista “Connection”
Figura 127. Parámetros de comunicación Gateway
2. Seleccione el menú “En línea/ Parámetros de comunicación” el botón
“New” para añadir un nuevo canal, en el cuadro de dialogo New Channel,
rellene el campo nombre, seleccione Serial (RS232) y confirme con OK.
3. Seleccione el canal adecuado y configure los canales, como se muestra a
continuación, confirme haciendo clic en OK.
Figura 128.Parámetros de comunicación, canal RS232
Prueba del programa sin conexión con el hardware del PLC
Se puede probar el programa en modo “simulación”. En este modo el hardware del
PLC no es necesario: [32]
1. Seleccione el menú “En línea/Simulación”. El símbolo √ delante de la
opción de menú
2. Selecciones el menú “En línea/ Inicio de sesión”
3. Para simular el programa del PLC, seleccione el menú “En línea/Inicio”
4. Al abrir la vista “Configuración de mando” en la pestaña “Recursos”,
aquí cada entrada y salida tiene un cuadro. Para cambiar el estado de una
entrada haga clic con el botón izquierdo en el cuadro de la entrada
deseada.
121
Un cuadro azul indica estado Verdadero.
En el sistema de adquisición y monitoreo de temperaturas, en el PLC AC550 el
puerto serial COM2 está configurado como “Online Access”, tasa de baudios 19200,
sin bit de paridad, 8 bits de datos, 1 bit de parada. Se dispone en la Central Paute del
cable TK501 para la programación del PLC a través del puerto COM2 del AC500 y
mediante un puerto serial DB9 en el PC.
Descarga del programa en el PLC AC500
Antes de descargar el programa en el PLC:
Es necesario la compilación correcta del proyecto
Si no lo ha hecho ya, conecte el PLC (interfaz serie) al ordenador (interfaz
serie ) utilizando el cable de programación TK501
Coloque al PLC en Run mediante su pulsante respectivo.
Sin estar en modo “Simulación”, proceda de la siguiente manera:
1. Seleccione el menú “En línea/Inicio de sesión”
2. En el cuadro de dialogo que se abre, haga clic en Yes para confirmar y
descargue el proyecto en el PLC
3. Si es que se desea grabar el programa a la memoria no volátil del PLC hay
que seleccionar el menú “En Línea/Crear proyecto de inicio”
4. Seleccione el menú “En línea/Inicio” para comenzar a ejecutar el programa
en el PLC.
122
Capítulo 5: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones
Una vez concluido el estudio del Sistema de adquisición y monitoreo de temperatura
de las Unidades de Generación de la central hidroeléctrica Paute Molino se concluye
lo siguiente:
El sistema es robusto y confiable. El PLC ABB AC500 con su CPU PM581
es de gran calidad y es usado correctamente para el fin que fue instalado:
adquisición de valores de temperatura desde los diferentes sensores de
temperatura de las partes de las Unidades y comunicación con el sistema
Scada de la Central.
En las Unidades de Fase AB, se encuentran instalados 5 módulos de entradas
analógicas AI523, quedando disponibles luego de su uso 5 canales del
módulo #4 AI523 y los 16 canales del módulo #5 AI523, en total 21 canales.
En las Unidades de Fase C, se encuentran instalados 7 módulos de entradas
analógicas AI523, quedando disponibles luego de su uso 15 canales del
módulo #7 AI523.
Para ambos casos: Unidades Fase AB y Fase C, el programa del PLC
presenta una sección destinada a generar alarmas, si es que las mediciones
superan determinados niveles de alarma configurados, estas alarmas ya en su
salida a través del módulo DX522 no están cableadas hacía ningún circuito.
En ambos casos, tanto Unidades Fase AB como Fase C, no dispone de una
Interface Hombre máquina (HMI) que permita la interacción local entre el
Operador y el Sistema.
El sistema en un futuro no muy lejano tendrá que adaptarse a una
modernización del control de la planta.
No se realiza ningún tipo de mantenimiento sobre el Sistema, durante los
mantenimientos anuales se realizan calibraciones de los sensores por parte de
Metrología. Esto lo realiza el área Metrológica con un software simulador de
Modbus (Master) el cual se conecta al PLC, procediéndose a calibrar los
sensores, observando el valor medido en el software para cada punto.
Existen fallas en los planos, que no corresponden a la realidad, como por
ejemplo están invertidas las conexiones de sensores de temperatura.
Existen en los despliegues de temperaturas de las Unidades en el Scada
muchos errores de lecturas, como valores variables e incorrectos, valores
fuera de rangos etc.
En las unidades de Fase AB y Fase C, no existen medidas de los devanados y
aceites del transformador principal.
En la Central se dispone del cable TK501 para acceso al PLC y del software
PS Control Builder pero nunca se lo ha usado para ningún fin.
123
5.2 Recomendaciones
Al final del presente estudio se tienen las siguientes recomendaciones:
La instalación del HMI CP630 propuesto en este estudio que servirá para la
revisión de por parte de personal de operación de datos de temperaturas de las
Unidades en forma local y cuando sea necesario, por ejemplo en el arranque
de Unidades post mantenimientos programados o mantenimientos
correctivos.
La conexión de salidas digitales de alarma del PLC hacia el Sistema de
alarmas de Unidad. Para que personal de Operación de pueda tomar las
acciones correctivas necesarias ante una alarma. Para esta conexión es
necesario la adquisición de:
o Fase AB: 1 módulo E/S DX522.
o Fase C: 2 módulos E/S digitales DX522.
Si algún sensor de temperatura RTD necesitaré de un factor de ajuste luego
de ser calibrado, este cambio se debe realizar en el Sistema de adquisición y
monitoreo de temperaturas (PLC AC 500), no en el sistema SCADA.
Verificar el correcto aterramiento en las Unidades Terminales de E/S del riel
DIN de montaje.
Cubrir con un módulo de comunicación simulado TA 524 la ranura libre en la
base terminal de CPU TB511 en las Unidades de ambas Fases, actualmente
existe un riesgo de fallo y daño personal ya que no se encuentra protegida
contra contacto accidental, pudiendo el polvo y suciedad provocar
problemas.
Verificar la tensión de la fuente en mantenimiento preventivo para que no
supere los 30Vcc, tanto la CPU como la base de terminales pueden resultar
dañadas por tensiones mayores a la especificada.
Por intensidades muy elevadas existe riesgo para las Bases de terminales,
pueden resultar dañadas, asegurarse que la corriente a través de los terminales
extraíbles no supere los 8A.
Se pudiera usar también las entradas digitales del módulo DX522 para algún
fin, por ejemplo mientras la máquina no está arrancada el sistema permanezca
en modo stand-bye hasta el arranque de la unidad y empiece con las
mediciones.
Las pantallas de los cables de los sensores, deben estar conectados a tierra en
ambos extremos del cable.
Adquirir un equipo de medición como por ejemplo el Fluke 125 con
capacidad de medir y analizar la calidad de la señal en buses industriales.
Comprar los siguientes equipos para repuesto y pruebas:
o 1 base para CPU TB511
o 1cpu PM581
o 1 base para terminal E/S TU515
o 1 base para terminal E/S TU531
o 1 Módulo AI523
o 1 módulo DX522
o 1 fuente de poder CP-S 24/5.0
124
Cambiar la configuración de CPU desactivando la opción “Check battery” a
off para no tener error de batería en el display, puesto que no se tiene
instalada la batería.
Adquirir una licencia actualizada del software de ingeniera de ABB para la
programación de sus equipos.
Planificar y realizar mantenimiento preventivo al PLC AC500 con todos sus
componentes
Leer el Manual de Operación y análisis del programa del Sistema a toda
persona o técnico que intervenga en el equipo, puede ser para personal de
Mtto. y metrología.
Hacer uso del cable de programación TK501 y del software PS Control
Builder disponible, para realizar revisiones en línea con el PLC de distintos
inconvenientes, como por ejemplo corrección de valores mostrados en
pantalla de temperaturas en sistema Scada.
Realizar una copia del programa del Sistema tanto en las Unidades Fase AB y
Fase C y almacenarlo en servidores o el software gestor de documentos que
posee Celec Ep Hidropaute.
125
Capítulo 6: Bibliografía
[1] R. A. García, «Centrales Hidroeléctricas,» [En línea]. Available:
http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo3.html#1. [Último
acceso: 02 10 2014].
[2] Rincondelvago, «Central Hidroeléctrica,» [En línea]. Available:
http://html.rincondelvago.com/central-hidroelectrica.html. [Último acceso: 01
10 2014].
[3] Universidad Centroamericana, «Centrales Hidroeléctricas,» [En línea].
Available: http://www.uca.edu.sv/facultad/clases/ing/m200018/doc1.pdf.
[Último acceso: 02 10 2014].
[4] A. Richard, «Estudio y Diseño del control de sistema Oleo-dinámico para la
Fase A/B en Hidropaute S.A.,» [En línea]. Available:
http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/182/3/Capitulo2.pdf.
[5] Wikipedia, «Central Hidroeléctrica,» [En línea]. Available:
http://es.wikipedia.org/wiki/Central_hidroel%C3%A9ctrica#Tipos_de_centrales
_hidroel.C3.A9ctricas. [Último acceso: 01 10 2014].
[6] J. Roldan Viloria, Automatismos industriales: instalaciones eéctricas y
automáticas, 1° ed., Madrid: Ediciones Paraninfo, 2011, p. 423.
[7] Taringa, «Controladores Lógicos Programables,» [En línea]. Available:
http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/9678139/Controladores-
Logicos-Programables.html. [Último acceso: 14 03 2011].
[8] G. Ordoñez, «ARQUITECTURA DE LOS CONTROLADORES LÓGICOS
PROGRAMABLES (PLC),» [En línea]. Available:
http://www.oocities.org/gabrielordonez_ve/ARQUITECTURA_PLC.htm.
[Último acceso: 27 10 2014].
[9] E. Mandado Perez, Autómatas Programables y Sistemas de Automatización,
Segunda ed., Barcelona: Marcombo, 2009.
[10
]
ABB, «Control Systems Application and Knowledge Store,» [En línea].
Available:
http://www402.abbext.com/DownloadFile.aspx?file=UserFiles/Answers201308
/ABB-Ac500-Modbus.pdf&filename=ABB-Ac500-Modbus.pdf. [Último
acceso: Enero 2014].
126
[11] P. Merced, «Mecatrónica ittoluca 2013,» 16 05 2013. [En línea]. Available:
http://marcopablom.blogspot.com/2013/05/modbus-modbus-es-un-protocolo-
de.html.
[12
]
Tecnologia digital del Bajio, «MODBUS parte III: ¿Qué es el MODBUS?,» [En
línea]. Available: http://tecdigitaldelbajio.com/productos1/industria-del-
gas/blog/27-modbus-parte-iii-que-es-el-modbus.html.
[13
]
WEG, «WEG Selección de Productos,» 12 2012. [En línea]. Available:
http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-srw01-manual-de-la-comunicacion-
modbus-rtu-10000521680-4.0x-manual-espanol.pdf.
[14
]
ABB, «AC500 Control Builder Plus PS501- Complete Spanish Documentation
V2.3.0,» 04 11 2013. [En línea]. Available:
http://www.abb.com/product/db0094db009472/03cb2e16fae27001c1257bdc004
439a2.aspx.
[15
]
ABB, «System Description AC500. Hardware,» Heidelberg, 2006.
[16
]
ABB, «System Description AC500. System Technology of the Cpus,» 2005.
[17
]
ABB, «AC500 System Technology,» Heidelberg, 2007.
[18
]
Modbus Organization, «Modbus over Serial Line Protocol and Implementation
Guide V1.02,» 20 12 2006. [En línea]. Available:
http://www.modbus.org/docs/Modbus_over_serial_line_V1_02.pdf.
[19
]
ABB, «Software Description AC500 Function Block Libraries,» 2007.
[20
]
Modbus Organization, «Modbus Protocol Specification,» 26 04 2012. [En
línea]. Available:
http://www.modbus.org/docs/Modbus_Application_Protocol_V1_1b3.pdf.
[21
]
Wikipedia, «IEC 61131,» 23 02 2015. [En línea]. Available:
http://es.wikipedia.org/wiki/IEC_61131.
[22
]
Conocimientos informáticos - kilbot.net , 17 12 2013. [En línea]. Available:
http://www.kilbot.net/stag/formato-del-iec-60870-5-2/.
[23
]
Wikipedia, «IEC 60870,» 28 07 2013. [En línea]. Available:
http://en.wikipedia.org/wiki/IEC_60870.
127
[24
]
Wikipedia, «Resistance thermometer,» 16 02 2015. [En línea]. Available:
http://en.wikipedia.org/wiki/Resistance_thermometer.
[25
]
D. Ibrahim, Microcontroller-based Temperature Monitoring and Control,
Newnes, 2002, p. 260.
[26
]
ISA ORG, «ISA18, Instrument Signals and Alarms,» [En línea]. Available:
https://www.isa.org/isa18/. [Último acceso: 31 03 2015].
[27
]
J. Lopez, «Monografias.com,» 2003. [En línea]. Available:
http://www.monografias.com/trabajos-pdf4/normas-isa-5-1-controles-
automaticos/normas-isa-5-1-controles-automaticos.pdf.
[28
]
A. Espinosa, Instrumentación Industrial, Cuarta ed., Alexsoft, 2012.
[29
]
Instrumentación y control., «La señal 4-20mA y su proporción a variables
físicas,» 23 01 2011. [En línea]. Available:
http://www.instrumentacionycontrol.net/cursos-libres/instrumentacion/curso-
practico-de-instrumentacion/item/345-la-se%C3%B1al-4-20ma-y-su-
proporci%C3%B3n-a-variables-fisicas-nunca-esta-de-mas-repasarlo.html.
[30
]
ABB, «Fuentes de alimentación CP-E, CP-S y CP-C,» [En línea]. Available:
https://www.google.com.ec/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&c
ad=rja&uact=8&ved=0CB0QFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww08.abb.com%2
Fglobal%2Fscot%2Fscot209.nsf%2Fveritydisplay%2F844171aad217d5bec125
741d003ec3bd%2F%24file%2F1TXA114005B0701.pdf&ei=z8YQVf2xBtKH.
[31
]
ABB, «Software Description, 3S Software,» Kempten, 2007.
[32
]
G. Zoratti, «Gestion de alarmas,» 01 08 2014. [En línea]. Available:
https://es.scribd.com/doc/235611005/Gestion-de-Alarmas.
[33
]
GIE Gruppo Industrie Elettro Meccaniche per implanti all'estero, «Proyecyo
Hidroeléctrico Paute Fase C: Manual de instrucción Seccion 6, Tomo 1, Parte
3,» Milano.
[34
]
Universidad Nacional de Quilmes, «Ingenieria en automatizacion y control
industrial,» 02 07 2008. [En línea]. Available:
http://iaci.unq.edu.ar/materias/laboratorio2/HMI%5CIntroduccion%20HMI.pdf.
[35
]
ABB, «Terminales de operador,» 2015. [En línea]. Available:
http://www.abb.com.ec/product/es/9AAC177473.aspx?country=EC.
[36 ABB, «CP600- Dispositivos , CP630,» [En línea]. Available:
128
] http://www.abb.com/product/db0094db009472/60ef8ab9f3bb2d66c1257c52002
5cb16.aspx?tabKey=2&gid=ABB1SAP530100R0001&cid=9AAC177489.
[Último acceso: 30 03 2015].
[37
]
Wikipedia, «Mantenimiento,» [En línea]. Available:
http://es.wikipedia.org/wiki/Mantenimiento#Tipos_de_mantenimiento.. [Último
acceso: 27 03 2015].
[38
]
Renovetec, «Tipos de mantenimiento,» [En línea]. Available:
http://www.renovetec.com/590-mantenimiento-industrial/110-mantenimiento-
industrial/305-tipos-de-mantenimiento. [Último acceso: 27 03 2015].
[39
]
A. Nieves, Montaje y mantenimiento de los sistemas de control y regulación de
parque eólico, Malaga: Vértice, 2011.
[40
]
N. Molinari, «Curso PLC,» [En línea]. Available:
http://www.edudevices.com.ar/download/articulos/PLC/CURSO_PLC_007.pdf.
[Último acceso: 27 03 2015].
[41
]
ABB, «Manual de primeros pasos, kit de iniciación AC500-eCo,» 01 2010. [En
línea]. Available:
http://www08.abb.com/global/scot/scot397.nsf/veritydisplay/a7fbb28dc49a3692
c1257c22002e8de2/$file/Manual%20de%20primesos%20pasos_Kit%20de%20i
nicio%20AC500_eCo.pdf. [Último acceso: 29 03 2015].
129
ANEXOS.
Anexo1. Datos de sistema del AC500
Condiciones de funcionamiento y ambientales
Tensiones conforme a EN 61131-2
24 V CC Tensión de proceso y
de alimentación
24 V CC (-15%, +20% sin rizado)
Límites absolutos 19,2 V...30 V incluyendo rizado
Rizado < 5%
Protección contra
inversión de
polaridad
10 s
120 V CA Tensión de red 120 V CA (-15%, +10%)
Frecuencia 47...62,4 Hz / 50...60 Hz (-6%, +4%)
230 V CA Tensión de red 230 V CA (-15%, +10%)
Frecuencia 47...62,4 Hz / 50...60 Hz (-6%, +4%)
120-240 V CA Amplio rango de
alimentación
Tensión de red 102...264 V / 120...240 V (-15%, +10%)
Frecuencia 47...62,4 Hz / 50...60 Hz (-6%, +4%)
Interrupciones del suministro eléctrico permitidas conforme a EN 61131-2
Alimentación de CC Interrupción < 10 ms, tiempo entre 2 interrupciones > 1 s,
PS2
Alimentación de CA Interrupción < 0,5 ms, tiempo entre 2 interrupciones > 1 s
Importante: Si se supera el valor máximo (>30 V CC) de la tensión de proceso o de alimentación, el
sistema podría sufrir daños irreparables. El sistema podría quedar inservible.
Temperatura
Funcionamiento 0 °C...+60 °C (instalación horizontal de los módulos)
0 °C...+40 °C (instalación vertical de los módulos y
reducción de la carga de salida en un 50% por grupo)
Almacenamiento -40 °C ... +70 °C
Transporte -40 °C ... +70 °C
Humedad Máx. 95%, sin condensación
Presión del aire
Funcionamiento > 800 hPa / < 2000 m
Almacenamiento > 660 hPa / < 3500 m
Distancias y márgenes de descarga
Las distancias y márgenes de descarga cumplen los requisitos de la categoría de sobretensión II, grado de contaminación 2.
Tensiones en la prueba de aislamiento, prueba de rutina conforme a EN 61131-2
Circuitos de 230 V con respecto a los demás circuitos 2500 V 1,2/50 µs
Circuitos de 120 V con respecto a los demás circuitos 1500 V 1,2/50 µs
Circuitos de 120 V a 240 V con respecto a los demás circuitos 2500 V 1,2/50 µs
Circuitos de 24 V (alimentación, entradas/salidas de 24 V), si
están aislados eléctricamente con respecto a los demás
circuitos
500 V 1,2/50 µs
130
Interfaces COM, aisladas eléctricamente 500 V 1,2/50 µs
Interfaces COM, sin aislamiento eléctrico No aplicable No aplicable
Interfaz FBP 500 V 1,2/50 µs
Ethernet 500 V 1,2/50 µs
ARCNET 500 V 1,2/50 µs
Circuitos de 230 V con respecto a los demás circuitos 1350 V CA 2 s
Circuitos de 120 V con respecto a los demás circuitos 820 V CA 2 s
Circuitos de 120 V a 240 V con respecto a los demás circuitos 1350 V CA 2 s
Circuitos de 24 V (alimentación, entradas/salidas de 24 V), si
están aislados eléctricamente con respecto a los demás
circuitos
350 V CA 2 s
Interfaces COM, aisladas eléctricamente 350 V CA 2 s
Interfaces COM, sin aislamiento eléctrico No aplicable No aplicable
Interfaz FBP 350 V CA 2 s
Ethernet 350 V CA 2 s
ARCNET 350 V CA 2 s
Unidades de alimentación
Compatibilidad electromagnética
Protección
Contra descargas electrostáticas (ESD) Conforme a EN 61000-4-2, zona B, criterio B
Tensión electrostática en caso de descarga aérea 8 kV
Tensión electrostática en caso de descarga por
contacto
4 kV, 6 kV en un armario de control cerrado ¹)
ESD para los conectores de comunicación Para evitar fallos en el funcionamiento es
recomendable que el personal adopte medidas para
reducir la tensión estática antes de tocar los
conectores de comunicación con el fin de reducir
los efectos de las descargas electrostáticas.
Sistema de desconexión de emergencia para los
conectores de las bases de terminales
No deben tocarse los conectores que unen las bases
de terminales y las CPU o los módulos de
comunicaciones durante el funcionamiento. Esto es
igualmente válido para el bus de E/S y todos los
módulos conectados a éste.
Protección
Contra la influencia de las radiaciones (radiaciones
CW)
Conforme a EN 61000-4-3, zona B, criterio A
Intensidad de campo durante las pruebas 10 V/m
Protección
Contra tensiones de interferencia transitorias
(ráfagas)
Conforme a EN 61000-4-4, zona B, criterio B
Fuentes de alimentación (CA/CC) 4 kV
Entradas/salidas digitales (24 V CC) 2 kV
Entradas/salidas digitales (120/230 V CA) 2 kV
Entradas/salidas analógicas 1 kV
Bus de sistema CS31 2 kV
Interfaces serie RS-485 (COM) 2 kV
Interfaces serie RS-232 (COM, no para PM55x y
PM56x)
1 kV
ARCNET 1 kV
FBP 1 kV
Ethernet 1 kV
Alimentación E/S, salida de CC 1 kV
131
Protección
Contra la influencia de interferencias conducidas
por cable (conducción CW)
Conforme a EN 61000-4-6, zona B, criterio A
Tensión de prueba 3 V zona B; también con 10 V
Sobrecargas Conforme a EN 61000-4-5, zona B, criterio B
Alimentación de CC 1 kV MC* / 0,5 kV MD*
Alimentación de CC de E/S 0,5 kV MC* / 0,5 kV MD*
Buses apantallados 1 kV MC*
E/S de CA sin pantalla 2 kV MC* / 1 kV MD*
E/S analógicas, E/S de CC sin pantalla 1 kV MC* / 0,5 kV MD*
* MC = Modo común, * MD = Modo diferencial
Radiación (radiointerferencia) Conforme a EN 55011, grupo 1, clase A
¹) Los requisitos más estrictos para las categorías de transporte se cumplen mediante medidas específicas
adicionales (véase la documentación específica).
Datos mecánicos
Métodos de conexión/terminales
Instalación Horizontal
Nivel de protección IP20
Carcasa Conforme a UL 94
Resistencia a la vibración conforme a EN 61131-2 En los tres ejes
2 Hz...15 Hz, continua: 3,5 mm
15 Hz...150 Hz, continua: 1 g (valores mayores a
petición)
Resistencia a la vibración con tarjeta de memoria
SD insertada
15 Hz...150 Hz, continua: 1 g
Prueba de resistencia a golpes En los tres ejes
15 g, 11 ms, semisinusoidal
PM55x y PM56x a petición
Requisitos específicos de transporte
Instalación de los módulos
Guía DIN conforme a DIN EN 50022 35 mm, profundidad: 7,5 o 15 mm
Montaje con tornillos Tornillos de 4 mm de diámetro
Par de apriete 1,2 N·m
© Copyright 2005-2013 ABB. All rights reserved. Documentation Revision V2.3.0 Date of issue: 2013-11-04
132
Anexo 2. CPU PM57X, PM58X, PM59X
Conexión de la tensión de
alimentación de 24 V CC a la base
de terminales de la CPU
Bloque de terminales desmontable de 5 polos con conexión de
resorte
Intensidad con 24 V CC PM57x:50 mA
PM57x-ETH:110 mA
PM58x50 mA
PM58x-ETH:110 mA
PM58x-ARCNET:110 mA
PM59x:90 mA
PM59x-ETH:150 mA
PM59x-ARCNET:150 mA
Intensidad de entrada con 24 V CC PM57x, PM58x y PM59x (todas las variantes):1 A²s *)
Disipación de potencia máxima en el
módulo
10 W
Ranuras de las bases de terminales TB511:1 CPU, 1 módulo de comunicaciones
TB521:1 CPU, 2 módulos de comunicaciones
TB541:1 CPU, 4 módulos de comunicaciones
Interfaces de CPU de las bases de
terminales
Bus de E/S, COM1, COM2, FBP
Interfaces de red de la CPU de las
bases de terminales
TB5xx-ETH / PM5xx-ETH:Ethernet
TB5xx-ARCNET / PM5xx-ARCNET:ARCNET
Sistema de conexión Véase Sistema de conexión
Dimensiones Véanse los Datos de sistema del AC500 para más detalles
Anchura x altura x profundidad TB511 con CPU:95,5 x 135 x 75 mm
TB521 con CPU:123,5 x 135 x 75 mm
TB541 con CPU:179,5 x 135 x 75 mm
Peso (CPU sin base de terminales) PM571:135 g
PM571-ETH:150 g
PM581:135 g
PM581-ETH:150 g
PM581-ARCNET:160 g
PM582:135 g
PM582-ETH:150 g
PM59x:135 g
PM59x-ETH:150 g
PM59x-ARCNET:160 g
Posición de instalación Horizontal o
vertical con derrateo (reducción de la carga de salida en un 50 ,
reducción de la temperatura a 40 °C)
*1) La integral de fusión de la CPU depende de su fuente de alimentación integrada, del número y el tipo de
módulos de comunicaciones y de los módulos de E/S conectados a los buses de E/S.
Datos detallados de las CPU
CPU P
M5
71
P
M5
71
-
ET
H
P
M5
72
PM5
73-
ETH
(R02
71)
P
M5
8x
P
M5
8x
-
ET
H
PM
581-
AR
CN
ET
PM5
83-
ETH
P
M5
9x
P
M5
9x
-
ET
H
PM
59x-
AR
CN
ET
PM59
x-
ETH
(R027
1)
Memori
a del
progra
ma
EPRO
M
64 Kb 128
KB 512 kB
PM581:256 kB
PM582:512 kB
1024
kB
PM590:2048 kB
PM591/PM592:4096 kB
133
Flash y
RAM
Memori
a
integrad
a para
datos
28 kB, incl.
12 kB
guardados
128
kB,
incl.
12 kB
guarda
dos
512 kB,
incl. 288
kB
guardad
os
416 kB, incl. 288 kB
guardados
1024
kB,
incl.
288
kB
guar
dado
s
PM590:2560 kB,
PM591:3584 kB,
incl. 1536 kB
guardados
PM590:3
072 kB,
PM591/5
92:5632
kB, incl.
1536 kB
guardados
Memori
a
ampliab
le
Ninguna
Memori
a de
almace
namient
o
masivo
integrad
a
Ninguna
PM592-
ETH:Disc
o de
memoria
flash de 4
GB
Tarjeta
de
memori
a SD
extraíbl
e para:
-
Almace
namient
o de
datos
de
usuario
-
Almace
namient
o de
progra
mas
-
Actuali
zación
de
firmwar
e
x
Tiempo
de ciclo
para 1
instrucc
ión
-
Binaria
s
-
Palabra
- Punto
flotante
mín. 0,06 µs
mín. 0,09 µs
mín. 0,70 µs
mín. 0,05 µs
mín. 0,06 µs
mín. 0,50 µs
mín. 0,002 µs
mín. 0,004 µs
mín. 0,004 µs
N.º
máx. de
entrada
s y
salidas
centrale
s (hasta
224
168
112
112
224
168
112
112
224
168
112
112
134
7
módulo
s de
ampl.):
-
Entrada
s
digitale
s
-
Salidas
digitale
s
-
Entrada
s
analógi
cas
-
Salidas
analógi
cas
N.º
máx. de
entrada
s y
salidas
centrale
s (10
módulo
s de
ampl.):
*)
-
Entrada
s
digitale
s
-
Salidas
digitale
s
-
Entrada
s
analógi
cas
-
Salidas
analógi
cas320
240
160
160
320
240
160
160
320
240
160
160
Número
de
entrada
s y
salidas
descent
ralizada
s
depende del bus de campo utilizado (como ejemplo para el bus CS31: hasta 31 estaciones con un
máximo de 120 entradas digitales/120 salidas digitales cada una)
Copia
de
segurid
ad de
Pila
135
datos
Tiempo
de
conserv
ación
de
datos a
25 ºC
Aprox. 3 años
Indicaci
ón de
pila
baja
Aviso emitido unas dos semanas antes de que la pila se encuentre a un nivel demasiado bajo
Reloj
de
tiempo
real
- con
respald
o de la
pila
X
Ejecuci
ón de
progra
mas
- cíclica
-
controla
da por
tiempo
-
multitar
ea
x
x
x
Protecci
ón del
progra
ma de
usuario
mediant
e
contras
eña
X
Interfaz
serie
COM1
-
Enlace
físico:
-
Conexi
ón:
- Uso:
configurable para RS-232 o RS-485 (de 0,3 a 187,5 kB/s)
bloque terminales extraíble, conexión de resorte
para programación,
como Modbus (maestro/esclavo),
como comunicación ASCI serie,
como maestro CS31
Interfaz
serie
COM2
-
Enlace
físico:
-
Conexi
ón:
- Uso:
configurable para RS-232 o RS-485 (de 0,3 a 187,5 kb/s)
conector SUB-D
para programación,
como Modbus (maestro/esclavo),
como módulo de comunicaciones Comunicación ASCII
serie
integrad
o,
ETH =
- ET
H -
ETH
integ
rado
con
- ET
H
AR
CNE
T
ETH
integ
rado
con
- ET
H
AR
CNE
T
ETH
integr
ado
con
136
Etherne
t RJ45
ARCN
ET =
ARCN
ET
BNC
servi
dor
web,
SNT
P y
proto
colo
IEC6
0870
-5-
104
servi
dor
web,
SNT
P y
proto
colo
IEC6
0870
-5-
104
servid
or
web,
SNTP
y
protoc
olo
IEC60
870-
5-104
Número
de
módulo
s de
comuni
cacione
s
externo
s
hasta cuatro módulos de comunicaciones como PROFIBUS® DP, Ethernet, CANopen®,
DeviceNet™.No hay ninguna restricción en cuanto a los tipos de módulo de comunicaciones y las
combinaciones de éstos (p. ej., es posible conectar hasta cuatro módulos de comunicaciones
PROFIBUS® DP)
LED,
pantalla
LCD,
8 teclas
de
función
Para marcha/paro, indicación de estado y diagnóstico
Número
de
tempori
zadores
Ilimitado
Número
de
contado
res
Ilimitado
Lenguaj
es de
progra
mación
- Lista
de
instrucc
iones
IL
-
Diagra
ma de
bloques
de
función
FBD
-
Diagra
ma de
escalera
LD
-
Función
secuenc
ial
Gráfica
SFC
-
Gráfica
de
función
continu
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
137
a (CFC)
Certific
aciones
CE, GL, DNV, BV, RINA, LRS, CUL
*) hasta siete unidades de terminales de E/S anteriores a la V1.2 de PS501 y firmware de la CPU anterior a
V1.2.0
Información de pedido
Cód. de
pedido
Descripción del artículo Estado del
ciclo de
vida del
producto
CPU
1SAP 130
100 R0200
PM571, CPU, memoria de 64 kB, 24 V CC, ranura para tarjeta de
memoria, interfaces RS-232/485 (programación, Modbus/CS31) x 2,
FBP x 1, pantalla
Clásico *)
1SAP 130
100 R0270
PM571-ETH, CPU, memoria de 64 kB, 24 V CC, ranura para tarjeta de
memoria, 2 interfaces RS-232/485 (programación, Modbus/CS31), 1
FBP, pantalla, módulo de comunicaciones Ethernet TCP/IP integrado
Clásico *)
1SAP 130
200 R0200
PM572, CPU, memoria de 128 kB, 24 V CC, ranura para tarjetas de
memoria, 2 interfaces RS-232/485 (programación, Modbus/CS31), 1
FBP, pantalla
Active
1SAP 130
300 R0271
PM573-ETH, CPU, memoria de 512 kB, 24 V CC, ranura para tarjetas
de memoria, 2 interfaces RS-232/485 (programación, Modbus/CS31), 1
FBP, pantalla, servidor web Ethernet TCP/IP integrado, SNTP,
protocolos IEC60870-5-104
Active
1SAP 330
300 R0271
PM573-ETH, CPU, memoria de 512 kB, 24 V CC, ranura para tarjetas
de memoria, 2 interfaces RS-232/485 (programación, Modbus/CS31), 1
FBP, pantalla, Ethernet TCP/IP integrado con servidor web, SNTP,
protocolos IEC60870-5-104, versión XC
Active
1SAP 140
100 R0200
PM581, CPU, memoria de 256 kB, 24 V CC, ranura para tarjeta de
memoria, interfaces RS-232/485 (programación, Modbus/CS31) x 2,
FBP x 1, pantalla
Clásico *)
1SAP 140
100 R0260
PM581-ARCNET, CPU, memoria de 256 kB, 24 V CC, ranura para
tarjetas de memoria, 2 interfaces RS-232/485 (programación,
Modbus/CS31), 1 FBP, pantalla, módulo de comunicaciones ARCNET
integrado
Clásico *)
1SAP 140
100 R0270
PM581-ETH, CPU, memoria de 256 kB, 24 V CC, ranura para tarjeta de
memoria, 2 interfaces RS-232/485 (programación, Modbus/CS31), 1
FBP, pantalla, módulo de comunicaciones Ethernet TCP/IP integrado
Clásico *)
1SAP 140
200 R0200
PM582, CPU, memoria de 512 kB, 24 V CC, ranura para tarjetas de
memoria, 2 interfaces RS-232/485 (programación, Modbus/CS31), 1
FBP, pantalla
Clásico *)
1SAP 140
200 R0201
PM582, CPU, memoria de 512 kB, 24 V CC, ranura para tarjetas de
memoria, 2 interfaces RS-232/485 (programación, Modbus/CS31), 1
FBP, pantalla
Active
1SAP 340
200 R0201
PM582-XC, CPU, memoria de 512 kB, 24 V CC, ranura para tarjeta de
memoria, 2 interfaces RS-232/485 (programación, Modbus/CS31), 1
FBP, pantalla, versión XC
Active
1SAP 140
200 R0270
PM582-ETH, CPU, memoria de 256 kB, 24 V CC, ranura para tarjeta de
memoria, 2 interfaces RS-232/485 (programación, Modbus/CS31), 1
FBP, pantalla, módulo de comunicaciones Ethernet TCP/IP integrado
Clásico *)
1SAP 140
300 R0271
PM583-ETH, CPU, memoria de 1.024 kB, 24 V CC, ranura para tarjetas
de memoria, 2 interfaces RS-232/485 (programación, Modbus/CS31), 1
FBP, pantalla, servidor web Ethernet TCP/IP integrado, SNTP,
protocolos IEC60870-5-104
Active
1SAP 340
300 R0271
PM583-ETH-XC, CPU, memoria de 1024 kB, 24 V CC, ranura para
tarjetas de memoria, 2 interfaces RS-232/485 (programación,
Modbus/CS31), 1 FBP, pantalla, Ethernet TCP/IP integrado con servidor
web, SNTP, protocolos IEC60870-5-104, versión XC
Active
1SAP 150 PM590, CPU, memoria de 2 MB, 24 V CC, ranura para tarjeta de Clásico *)
138
000 R0200 memoria, interfaces RS-232/485 (programación, Modbus/CS31) x 2,
FBP x 1, pantalla
1SAP 150
000 R0260
PM590-ARCNET, CPU, memoria de 2 MB, 24 V CC, ranura para
tarjetas de memoria, 2 interfaces RS-232/485 (programación,
Modbus/CS31), 1 FBP, pantalla, módulo de comunicaciones ARCNET
integrado
Clásico *)
1SAP 150
000 R0270
PM590-ETH, CPU, memoria de 2 MB, 24 V CC, ranura para tarjeta de
memoria, 2 interfaces RS-232/485 (programación, Modbus/CS31), 1
FBP, pantalla, módulo de comunicaciones Ethernet TCP/IP integrado
Clásico *)
1SAP 150
000 R0271
PM590-ETH, CPU, memoria de 2 MB, 24 V CC, ranura para tarjetas de
memoria, 2 interfaces RS-232/485 (programación, Modbus/CS31), 1
FBP, pantalla, servidor web Ethernet TCP/IP integrado, SNTP,
protocolos IEC60870-5-104
Active
1SAP 150
100 R0200
PM591, CPU, memoria de 4 MB, 24 V CC, ranura para tarjeta de
memoria, interfaces RS-232/485 (programación, Modbus/CS31) x 2,
FBP x 1, pantalla
Clásico *)
1SAP 150
100 R0260
PM591-ARCNET, CPU, memoria de 4 MB, 24 V CC, ranura para
tarjetas de memoria, 2 interfaces RS-232/485 (programación,
Modbus/CS31), 1 FBP, pantalla, módulo de comunicaciones ARCNET
integrado
Clásico *)
1SAP 150
100 R0270
PM591-ETH, CPU, memoria de 4 MB, 24 V CC, ranura para tarjeta de
memoria, 2 interfaces RS-232/485 (programación, Modbus/CS31), 1
FBP, pantalla, módulo de comunicaciones Ethernet TCP/IP integrado
Clásico *)
1SAP 150
100 R0271
PM591-ETH, CPU, memoria de 4 MB, 24 V CC, ranura para tarjetas de
memoria, 2 interfaces RS-232/485 (programación, Modbus/CS31), 1
FBP, pantalla, servidor web Ethernet TCP/IP integrado, SNTP,
protocolos IEC60870-5-104
Active
1SAP 350
100 R0271
PM591-ETH-XC, CPU, memoria de 4 MB, 24 V CC, ranura para tarjetas
de memoria, 2 interfaces RS-232/485 (programación, Modbus/CS31), 1
FBP, pantalla, Ethernet TCP/IP integrado con servidor web, SNTP,
protocolos IEC60870-5-104, versión XC
Active
1SAP 150
200 R0271
PM592-ETH, CPU, memoria de 4 MB/disco de memoria flash de 4 GB,
24 V CC, ranura para tarjetas de memoria, 2 interfaces RS-232/485
(programación, Modbus/CS31), 1 FBP, pantalla, Ethernet TCP/IP
integrado con servidor web, SNTP, protocolos IEC60870-5-104
Active
1SAP 350
200 R0271
PM592-ETH-XC, CPU, memoria de 4 GB/disco de memoria flash de 4
GB, 24 V CC, ranura para tarjetas de memoria, 2 interfaces RS-232/485
(programación, Modbus/CS31), 1 FBP, pantalla, Ethernet TCP/IP
integrado con servidor web, SNTP, protocolos IEC60870-5-104, versión
XC
Active
Accesorios
1SAP
180300R0001
TA521, pila de litio
1SAP
180100R0001
MC502, tarjeta de memoria SD
1SAP
180200R0001
TK501, cable de programación SUB-D / SUB-D, longitud:5 m
1SAP 180
200 R0101
TK502, cable de programación, bloque de terminales/SUB-D, longitud:5
m
1TNE 968
901 R1100
TK503, cable de programación USB / SUB-D (RS-485), longitud: 3 m
1SAP
180800R0001
TA526, accesorio para instalación en la pared
Bases de terminales
Para información de pedido sobre las bases de terminales, véase el capítulo Bases de terminales de CPU
TB511 a TB541 - Información de pedido
*) Éstas CPU no deben utilizarse para la planificación o la puesta en funcionamiento de nuevas
instalaciones.
139
NOTA
Las CPU PM57x-ETH, PM58x-ETH y PM59x-ETH con cód. de pedido1SAPxxxxxxR0271
pueden utilizarse únicamente con bases de terminales cuyo cód. de pedido
sea1SAPxxxxxxR0270.
© Copyright 2005-2013 ABB. All rights reserved. Documentation Revision V2.3.0 Date of issue: 2013-11-04
140
Anexo 3. Datos técnicos generales módulos de comunicación
CM57
2-DP
CM574
-
RCOM
CM574
-RS
CM57
5-DN
CM5
77-
ETH
CM57
8-CN
CM58
8-CN
CM5
79-
ETH
CAT
CM57
9-
PNIO
Bus de
campo
PROF
IBUS® DP
RCOM/
RCOM
+
Serie
(ASCII/
Modbus
)
Devic
eNet
™
2 x
Ether
net
CANo
pen®
CANo
pen®
Ether
CAT®
PROF
INET®
Velocid
ad de
transmi
sión
9,6
kb/s a
12
Mb/s
9,6 kb/s
a 187,5
kb/s
125
kb/s
250
kb/s
500
kb/s
10
Mb/s
o
100
Mb/s
10
kb/s a
1
Mb/s
10
kb/s a
1
Mb/s
10
Mb/s
o
100
Mb/s
10
Mb/s
o
100
Mb/s
Conect
or de
bus de
campo
D-
SUB,
9
polos,
hembr
a,
capsul
ar
MC
0.5/9-
G-2.5, 9
polos,
macho
MC
0.5/9-G-
2.5, 9
polos,
macho
COM
BICO
N
5
polos,
capsul
ar
2 x
RJ45
COM
BICO
N
5
polos,
capsul
ar
COM
BICO
N
5
polos,
capsul
ar
2 x
RJ45
2 x
RJ45
Procesa
dor EC1, 160 pines
Frecue
ncia de
reloj
48 MHz
Temper
atura
ambien
te
0 °C...55 °C
Interfa
z del
módulo
de
comuni
cacione
s
Memoria de puerto dual, 8 kB
Consu
mo de
corrien
te de la
fuente
de
aliment
ación
de 24 V
CC en
la base
de
termina
les de la
CPU
hab.
50
mA
hab. 80
mA
hab. 80
mA
hab.
50
mA
hab.
85
mA
hab.
50
mA
hab.
50
mA
hab.
150
mA
hab.
150
mA
Memor
ia
RAM
interna
(EC1)
256
kB 256 kB
256
kB
256
kB
256
kB
256
kB
Memor
ia - - -
2 x
128 - -
141
RAM
externa
kB
(para
la
opció
n de
servi
dor
web)
Memor
ia flash
externa
512
kB
(firm
ware)
512 kB
(firmwa
re) + 2 x
64 kB
(datos
de
usuario)
512
kB
(firm
ware)
512
kB
(firm
ware)
,
2 MB
(para
la
opció
n de
servi
dor
web)
512
kB
(firm
ware)
512
kB
(firm
ware)
Indicac
ión de
estado
PWR,
RDY,
RUN,
STA,
ERR
PWR,
RDY,
RUN,
STA,
ERR
PWR,
RDY,
RUN,
STA,
ERR
PWR,
RDY,
RUN,
NET,
MOD
PWR
,
RDY
,
RUN
,
STA,
ERR,
2 x
LIN
K, 2
x
ACT
PWR,
RDY,
RUN,
STA,
ERR
PWR,
RDY,
RUN,
CAN-
RUN,
CAN-
ERR
PWR
,
RDY
,
RUN
,
STA,
ERR
PWR,
RDY,
RUN,
STA,
ERR
Peso 150 g
142
Anexo 4. Principales características de módulos de E/S digitales
TIPO AX521 AX522 AI523 AO523 AI531
Número de Canales por módulo
Entradas analógicas (AI), configuración individual 4 8 16 - 8
Salidas analógicas (AO), configuración individual 4 8 - 16 -
Resolución de señal para configuración del canal
-10 V … + 10 V 12 bits + signo 15 bits + signo
0 … 10 V 12 bits 15 bits
0 … 20 mA, 4 … 20 mA 12 bits 15 bits
Entradas Analógicas (AI)
0 … 10 V 4/4 8/8 16/16 - 8/8
-10 V … + 10 V 4/4 8/8 16/16 - 8/8 0 … 20 mA 4/4 8/8 16/16 - 8/8 4 … 20 mA 4/4 8/8 16/16 - 8/8
PT100
-50°C … +400°C (2 hilos) 4/4 8/8 16/16 8/8
-50°C … +400°C (3 hilos), 2 canales 4/2 8/4 16/8 - 8/8
-50°C … +400°C (4 hilos) - - - - 8/8
-50°C … +70°C (2 hilos) 4/4 8/8 16/16 8/8
-50°C … +70°C (3 hilos), 2 canales 4/2 8/4 16/8 - 8/8
PT1000
-50°C … +400°C (2 hilos) 4/4 8/8 16/16 8/8
-50°C … +400°C (3 hilos), 2 canales 4/2 8/4 16/8 - 8/8
-50°C … +400°C (4 hilos) - - - - 8/8
NI1000
-50°C … +150°C (2 hilos) 4/4 8/8 16/16 8/8
-50°C … +150°C (3 hilos), 2 canales 4/2 8/4 16/8 - 8/8
-50°C … +150°C (4 hilos) - - - - 8/8
Termopares tipo J, K, T, N, S - - - - Señales digitales (entradas digitales) 4/4 8/8 16/16 - 8/8 Resistencia por entrada de canal Tensión: > 100 k; corriente: aprox. 330
- Tensión: >100 k
Corriente: aprox. 330
Ciclo de conversión 2 ms (por 8 AI + 8 AO), 1s (Pt/Ni)… - 1ms(para 8AI + 8AO), 1s (en Pt/Ni)…
Protección contra sobretensión
Datos del uso del AI como entrada digital
Tiempo de retardo de entrada Típico de 8 ms, configurable de 0.1 a 32 ms
- Típico de 8 ms, Configurable de 0.1 a 32 ms
Tensión de la señal de entrada 24 V CC - 24 V CC
Señal 0 - 30 V … + 5 V - - 30 V … + 5 V
Señal 1 +13 V … +30 V - +13 V … +30 V
Salidas Analógicas (SA)
-10 V … +10 V 4 8 - 16
0 … 20 mA 4 4 - 8
4 … 20 mA 4 4 - 8
Resistencia de salida (carga). Como salida de
corriente 0 … 500 - 0 … 500 -
Capacidad de carga de salida como salida de tensión 10 mA máx. - 10 mA
máx.
-
Tensión de proceso UP
Tensión nominal 24 VCC 24 VCC 24 VCC 24 VCC 24 VCC
Rizado máximo 5% 5% 5% 5% 5%
Protección contra inversión de polaridad
Longitud máx. de los cables analógicos, sección >
0.14 mm2
100
143
Anexo 5. Principales características de módulos de E/S analógicos
TIPO AX521 AX522 AI523 AO523 AI531
Número de Canales por módulo
Entradas analógicas (AI), configuración individual 4 8 16 - 8
Salidas analógicas (AO), configuración individual 4 8 - 16 -
Resolución de señal para configuración del canal
-10 V … + 10 V 12 bits + signo 15 bits + signo
0 … 10 V 12 bits 15 bits
0 … 20 mA, 4 … 20 mA 12 bits 15 bits
Entradas Analógicas (AI)
0 … 10 V 4/4 8/8 16/16 - 8/8
-10 V … + 10 V 4/4 8/8 16/16 - 8/8 0 … 20 mA 4/4 8/8 16/16 - 8/8 4 … 20 mA 4/4 8/8 16/16 - 8/8
PT100
-50°C … +400°C (2 hilos) 4/4 8/8 16/16 8/8
-50°C … +400°C (3 hilos), 2 canales 4/2 8/4 16/8 - 8/8
-50°C … +400°C (4 hilos) - - - - 8/8
-50°C … +70°C (2 hilos) 4/4 8/8 16/16 8/8
-50°C … +70°C (3 hilos), 2 canales 4/2 8/4 16/8 - 8/8
PT1000
-50°C … +400°C (2 hilos) 4/4 8/8 16/16 8/8
-50°C … +400°C (3 hilos), 2 canales 4/2 8/4 16/8 - 8/8
-50°C … +400°C (4 hilos) - - - - 8/8
NI1000
-50°C … +150°C (2 hilos) 4/4 8/8 16/16 8/8
-50°C … +150°C (3 hilos), 2 canales 4/2 8/4 16/8 - 8/8
-50°C … +150°C (4 hilos) - - - - 8/8
Termopares tipo J, K, T, N, S - - - - Señales digitales (entradas digitales) 4/4 8/8 16/16 - 8/8 Resistencia por entrada de canal Tensión: > 100 k; corriente: aprox. 330
- Tensión: >100 k
Corriente: aprox. 330
Ciclo de conversión 2 ms (por 8 AI + 8 AO), 1s (Pt/Ni)… - 1ms(para 8AI + 8AO), 1s (en Pt/Ni)…
Protección contra sobretensión
Datos del uso del AI como entrada digital
Tiempo de retardo de entrada Típico de 8 ms, configurable de 0.1 a 32 ms
- Típico de 8 ms, Configurable de 0.1 a 32 ms
Tensión de la señal de entrada 24 V CC - 24 V CC
Señal 0 - 30 V … + 5 V - - 30 V … + 5 V
Señal 1 +13 V … +30 V - +13 V … +30 V
Salidas Analógicas (SA)
-10 V … +10 V 4 8 - 16
0 … 20 mA 4 4 - 8
4 … 20 mA 4 4 - 8
Resistencia de salida (carga). Como salida de
corriente 0 … 500 - 0 … 500 -
Capacidad de carga de salida como salida de tensión 10 mA máx. - 10 mA
máx.
-
Tensión de proceso UP
Tensión nominal 24 VCC 24 VCC 24 VCC 24 VCC 24 VCC
Rizado máximo 5% 5% 5% 5% 5%
Protección contra inversión de polaridad
Longitud máx. de los cables analógicos, sección >
0.14 mm2
100
144
Anexo 6. Principales características Unidades Terminales de E/S
Número de canales por módulo 32
Distribución de los canales en
grupos
4 grupos de 8 canales cada uno (1.0...1.7, 2.0...2.7,
3.0...3.7, 4.0...4.7); la asignación de los canales viene
determinada por el módulo de ampliación de E/S insertado
Tensión nominal 24 V CC
Intensidad total máx. permitida 10 A (entre los terminales 1.8...4.8 y 1.9...4.9)
Conexión a tierra Conexión directa a la riel DIN (conectada a tierra) o
mediante los tornillos si se instala en la pared
Terminales de tornillo
Tipo Terminal frontal, conexión vertical del conductor con
respecto a la tarjeta de circuitos impreso
Nivel de protección IP20
Extremo pelado del conductor 9mm, min 8 mm
Par de apriete 0,6 Nm
Herramienta necesaria Destornillador plano
Terminales de resorte
Tipo Terminal frontal, conexión vertical del conductor con
respecto a la tarjeta de circuitos impreso
Nivel de protección IP20
Extremo pelado del conductor 9mm, min 8 mm
Par de apriete 0,6 Nm
Herramienta necesaria Destornillador plano
145
Anexo 7 Terminales de operador Gama CP600